Защита цепей от статического электричества. Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Статическое электричество (согласно ГОСТ 12.1.018) — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности (или в объеме) диэлектриков или на изолированных проводниках.

Возникновение зарядов статического электричества. Заряды статического электричества образуются при самых разнообразных производственных условиях, но чаще всего при трении одного диэлектрика о другой или диэлектриков о металлы. На трущихся поверхностях могут накапливаться электрические заряды, легко стекающие в землю, если физическое тело является проводником электричества и заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они и получили название статического электричества.

Статическое электричество возникает в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов и ионов при соприкосновении двух поверхностей неоднородных жидких или твердых веществ, имеющих различные атомные и молекулярные силы поверхностного притяжения.

Мерой электризации является заряд, которым обладает данное вещество. Интенсивность образования зарядов возрастает с увеличением скорости перемещения материалов, их удельного сопротивления, площади контакта и усилия взаимодействия. Степень электризации заряженного тела характеризует его потенциал относительно земли.

В производстве накопление зарядов статического электричества часто наблюдается при: трении приводных ремней о шкивы или транспортерных лент о валы, особенно с пробуксовкой; перекачке огнеопасных жидкостей по трубопроводам и наливе нефтепродуктов в емкости; движении пыли по воздуховодам; дроблении, перемешивании и просеивании сухих материалов и веществ; сжатии двух разнородных материалов, один из которых диэлектрик; механической обработке пластмасс; транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия, особенно если в газах содержится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль; движении автотранспортера, тележек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию и т. д.

Сила тока электризации потока нефтепродуктов в трубопроводах зависит от диэлектрических свойств и кинематической вязкости жидкости, скорости потока, диаметра трубопровода и его длины, материала трубопровода, шероховатости и состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. При турбулентном потоке в длинных трубопроводах сила тока пропорциональна скорости движения жидкости и диаметру трубопровода. Степень электризации движущихся диэлектрических лент (например, транспортерных) зависит от физико-химических свойств соприкасающихся материалов, плотности их контакта, скорости движения, относительной влажности и т. д.

Опасность разрядов статического электричества. Искровые разряды статического электричества представляют собой большую пожаро- и взрывоопасность. Их энергия может достигать 1,4 Дж, что вполне достаточно для воспламенения паро-, пыле- и газовоздушных смесей большинства горючих веществ. Например, минимальная энергия воспламенения паров ацетона составляет 0,25 ·10-3 Дж, метана 0,28 ·10-3, оксида углерода 8 ·10-3, древесной муки 0,02, угля 0,04Дж. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12.1.018 электростатическая безопасность объекта считается достигнутой только в том случае, если максимальная энергия разрядов, которые могут возникнуть внутри объекта или с его поверхности, не превышает 40 % минимальной энергии зажигания веществ и материалов.

Электростатический заряд, возникающий при выполнении некоторых производственных процессов, может достигать нескольких тысяч вольт. Например, при трении частиц песка и пыли о днище кузова при движении автомобиля генерируется потенциал до 3 кВ; при перекачке бензина по трубопроводу — до 3,6кВ; при наливании электризующихся жидкостей (этилового спирта, бензина, бензола, этилового эфира и др.) в незаземленные резервуары в случае свободного падения струи жидкости в наполняемый сосуд и большой скорости истечения —до 18...20кВ; при трении ленты транспортера о вал — до 45 кВ; при трении трансмиссионных ремней о шкивы —до 80кВ.

При этом следует иметь в виду, что для взрыва паров бензина достаточно потенциала 300 В; при разности потенциалов 3 кВ воспламеняются горючие газы, а 5 кВ — большинство горючих пылей.

Статическое электричество может накапливаться и на теле человека при ношении одежды из шерсти или искусственного волокна, движении по токонепроводящему покрытию пола или в диэлектрической обуви, соприкосновении с диэлектриками, достигая в отдельных случаях потенциала 7 кВ и более. Количество накопившегося на людях электричества может быть вполне достаточным для искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Физиологическое действие статического электричества зависит от освободившейся при разряде энергии и может ощущаться в виде слабых, умеренных или сильных уколов, а в некоторых ситуациях — в виде легких, средних и даже острых судорог. Так как сила тока разряда статического электричества ничтожно мала, то в большинстве случаев такое воздействие неопасно. Однако возникающие при этом явлении рефлекторные движения человека могут привести к тяжелым травмам вследствие падения с высоты, захвата спецодежды или отдельных частей тела неогражденными подвижными частями машин и механизмов и т. п.

Статическое электричество может также нарушать нормальное течение технологических процессов, создавать помехи в работе электронных приборов автоматики и телемеханики, средств радиосвязи.

Мероприятия по защите от статического электричества проводят во взрыво- и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок, относящихся к классам B-I, B-I6, В-II и В-IIа. В помещениях и зонах, которые не относятся к указанным классам, защиту осуществляют на тех участках производства, где статическое электричество отрицательно влияет на нормальное протекание технологического процесса и качество продукции.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия.

Предотвращение накопления зарядов статического электричества достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых они могут появиться, причем каждую систему взаимосвязанных машин, оборудования и конструкций, выполненных из металла (пневмосушилки, смесители, газовые и воздушные компрессоры, мельницы, закрытые транспортеры, устройства для налива и слива жидкостей с низкой электропроводностью и т. п.), заземляют не менее чем в двух местах. Трубопроводы, расположенные параллельно на расстоянии до 10см, соединяют между собой металлическими перемычками через каждые 25 м. Все передвижные емкости, временно находящиеся под наливом или сливом сжиженных горючих газов и пожароопасных жидкостей, на время заполнения присоединяют к заземлителю. Автозаправщики и автомобильные цистерны заземляют металлической цепью, соблюдая длину касания земли не менее 200 мм.

Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей. Безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ зависят от их удельного объемного электрического сопротивления ρv. Так, для жидкостей с ρv ≤ 105 Ом ·м допустимая скорость должна быть не более 10 м/с, при 105 Ом ·м < pv < 109 Ом· м — до 5 м/с, а при ρv > 109 Ом·м скорости устанавливают для каждой жидкости отдельно, но, как правило, не более 1,2 м/с. При подаче жидкостей в резервуары необходимо исключить их разбрызгивание, распыление и бурное перемешивание. Наливную трубку необходимо удлинить до дна сосуда с направлением струи вдоль его стенки. При первоначальном заполнении резервуаров жидкость подают со скоростью, не превышающей 0,5...0,7 м/с.

Лучший способ снижения интенсивности накопления зарядов статического электричества в ременных передачах — увеличение электропроводимости ремней, например, с помощью прошивки внутренней поверхности ремня тонкой медной проволокой в продольном направлении или смазыванием его внутренней поверхности токопроводяшими составами (содержащими, например, сажу и графит в соотношении 1:2,5 по массе и др.). Следует также уделять внимание регулировке натяжения ремней и по возможности снижению скорости их движения до 5 м/с.

Если предотвратить накопление зарядов статического электричества заземлением не удается, то следует принять меры по уменьшению объемных и поверхностных диэлектрических сопротивлений обрабатываемых материалов. Это достигается повышением относительной влажности воздуха до 65...70 %, химической обработкой поверхности, применением антистатических веществ, нанесением электропроводных пленок, уменьшением скорости перемещения заряжающихся материалов, увеличением чистоты обработки трущихся поверхностей и т. д.

При невозможности использования средств защиты от статического электричества рекомендуется нейтрализовать заряды ионизацией воздуха в местах их возникновения или накопления. Для этого используют специальные приборы — ионизаторы, создающие вокруг наэлектризованного объекта положительные и отрицательные ионы. Ионы, имеющие заряд, противоположный заряду диэлектрика, притягиваются к объекту и нейтрализуют его. Для отвода статического электричества с тела человека предусматривают токопроводящие полы или заземленные зоны, рабочие площадки, поручни лестниц, рукоятки приборов и т.д.; обеспечивают работающих токопроводящей обувью с сопротивлением подошвы не более 108 Ом, а также антистатической спецодеждой.

Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения, физических свойствах, характеристиках, средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.

Что такое статическое электричество

Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково. Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома. Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.

ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.
Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.

Источники возникновения статического поля и причины его генерирования

Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.

Трение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.

Также источниками генерирования статического поля могут служить:

• Резкие температурные перепады;
• Высокий уровень радиации.

Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.

Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.

Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно. Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.

Сфера использования

Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.

Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.

К тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.

Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.

Проблемы, связанные со статическим электричеством

Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.

К примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.

Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Защита

В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.

Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?

Видео: как избавиться от статического электричества.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.

Это химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.

Повседневная деятельность любого человека связана с его перемещением в пространстве. При этом он не только ходит пешком, но и ездит на транспорте.

Во время любого движения происходит перераспределение статических зарядов, изменяющих баланс внутреннего равновесия между атомами и электронами каждого вещества. Он связан с процессом электризации, образованием статического электричества.

У твердых тел распределение зарядов происходит за счет перемещения электронов, а у жидких и газообразных - как электронов, так и заряженных ионов. Все они в комплексе создают разность потенциалов.

Причины образования статического электричества

Наиболее распространенные примеры проявления сил статики объясняют в школе на первых уроках физики, когда натирают стеклянные и эбонитовые палочки о шерстяную ткань и демонстрируют притяжение к ним мелких кусочков бумаги.

Также известен опыт по отклонению тонкой струи воды под действием статических зарядов, сконцентрированных на эбонитовом стержне.

В быту статическое электричество проявляется чаще всего:

при ношении шерстяной или синтетической одежды;

хождении в обуви с резиновой подошвой или в шерстяных носках по коврам и линолеуму;

пользовании пластиковыми предметами.

Ситуацию усугубляют:

сухой воздух внутри помещений;

железобетонные стены, из которых выполнены многоэтажные здания.

Как создается статический заряд

Обычно физическое тело содержит в себе равное количество положительных и отрицательных частиц, за счет чего в нем создан баланс, обеспечивающий его нейтральное состояние. Когда оно нарушается, то тело приобретает электрический заряд определённого знака.

Под статикой подразумевают состояние покоя, когда тело не движется. Внутри его вещества может происходить поляризация - перемещение зарядов с одной части на другую или перенос их с рядом расположенного предмета.

Электризация веществ происходит за счет приобретения, удаления или разделения зарядов при:

взаимодействии материалов за счет сил трения или вращения;

резком температурном перепаде;

облучении различными способами;

разделении или разрезании физических тел.

Распределяются по поверхности предмета или на удалении от нее в несколько междуатомных расстояний. У незаземленных тел они распространяются по площади контактного слоя, а у подключенных к контуру земли стекают на него.

Приобретение статических зарядов телом и их стекание происходит одновременно. Электризация обеспечивается тогда, когда тело получает бо́льший потенциал энергии, чем расходует во внешнюю среду.

Из этого положения вытекает практический вывод: для защиты тела от статического электричества необходимо с него отводить приобретаемые заряды на контур земли.

Способы оценки статического электричества

Физические вещества по способности образовывать электрические заряды разных знаков при взаимодействии трением с другими телами, характеризуют по шкале трибоэлектрического эффекта. Часть их показана на картинке.

В качестве примера их взаимодействия можно привести следующие факты:

хождение в шерстяных носках или обуви с резиновой подошвой по сухому ковру может зарядить человеческое тело до 5÷-6 кВ;

корпус автомобиля, едущего по сухой дороге, приобретает потенциал до 10 кВ;

ремень привода, вращающий шкив, заряжается до 25 кВ.

Как видим, потенциал статического электричества достигает очень больших величин даже в бытовых условиях. Но он не причиняет нам большого вреда потому, что не обладает высокой мощностью, а его разряд проходит через высокое сопротивление контактных площадок и измеряется в долях миллиампера или чуть больше.

К тому же его значительно уменьшает влажность воздуха. Ее влияние на величину напряжения тела при контакте с различными материалами показано на графике.

Из его анализа следует вывод: во влажной среде статическое электричество проявляется меньше. Поэтому для борьбы с ним используют различные увлажнители воздуха.

В природе статическое электричество может достигать огромных величин. При перемещении облаков на дальние расстояния между ними скапливаются значительные потенциалы, которые проявляются молниями, энергии которых бывает достаточно для того, чтобы расколоть вдоль ствола вековое дерево или сжечь жилое здание.

При разряде статического электричества в быту мы чувствуем «пощипывания» пальцев, видим искры, исходящие от шерстяных вещей, ощущаем снижение бодрости, работоспособности. Ток, действию которого подвергается наш организм в быту, отрицательно сказывается на самочувствии, состоянии нервной системы, но он не приносит явных, видимых повреждений.

Производители измерительного промышленного оборудования выпускают приборы, позволяющие точно определить величину напряжения накопленных статических зарядов как на корпусах оборудования, так и на теле человека.

Как защититься от действия статического электричества в быту

Каждый из нас должен понимать процессы, которые образуют статические разряды, представляющие угрозу для нашего организма. Их следует знать и ограничивать. С этой целью проводятся различные обучающие мероприятия, включая популярные телепередачи для населения.

На них доступными средствами показываются способы создания статического напряжения, принципы его замера и методы выполнения профилактических мероприятий.

Например, учитывая трибоэлектрический эффект, лучше всего для расчесывания волос использовать расчески из натурального дерева, а не металла или пластика, как делает большинство людей. Древесина обладает нейтральными свойствами и при трении по волосам не образует заряды.

Для снятия статического потенциала с корпуса автомобиля при его движении по сухой дороге служат специальные ленты с антистатиком, крепящиеся к днищу. Различные их виды широко представлены в продаже.

Если такой защиты на автомобиле нет, то потенциал напряжения можно снимать кратковременным заземлением корпуса через металлический предмет, например, ключ зажигания автомобиля. Особенно важно выполнять эту процедуру перед заправкой топливом.

Когда на одежде из синтетических материлов накапливается статический заряд, то снять его можно обработкой паров из специального баллончика с составом «Антистатика». А вообще лучше меньше пользоваться подобными тканями и носить натуральные материалы из льна или хлопка.

Обувь с прорезиненной подошвой тоже споосбствует накапливанию зарядов. Достаточно положить в нее антистатические стельки из натуральных материалов, как вредное воздействие на организм будет снижено.

Влияние сухого воздуха, характерного для городских квартир в зимнее время, уже обговорено. Специальные увлажнители или даже небольшие куски смоченной материи, положенные на бытарею, улучшают обстановку, снижают процесс образования статического электричества. А вот регулярное выполнение влажной уборки в помещениях позволяет своевременно удалять наэлектризованные частички и пыль. Это один из лучших способов защиты.

Бытовые электрические приборы при работе тоже накапливают на корпусе статические заряды. Снижать их воздействие призвана система уравнивания потенциалов, подключаемая к общему контуру заземления здания. Даже простая акрилловая ванна или старая чугунная конструкция с такой же вставкой подвержена статике и требует защиты подобным способом.

Как выполняется защита от действия статического электричества на производстве

Факторы, снижающие работоспособность электронного оборудования

Разряды, возникающе при изготовлении полупроводниковых материалов, способны причинить большой вред, нарущить электрические характеристики приборов или вообще вывести их из строя.

В условиях производства разряд может носить случайный характер и зависеть от ряда различных факторов:

величин образовавшейся емкости;

энергии потенциала;

электрического сопротивления контактов;

вида переходных процессов;

других случайностей.

При этом в начальный момент порядка десяти наносекунд происходит возрастание тока разряда до максимума, а затем он снижается в течение 100÷300 нс.

Характер возникновения статического разряда на полупроводниковый прибор через тело оператора показан на картинке.

На величину тока оказывают влияние: емкость заряда, накопленного человеком, сопротивление его тела и контактных площадок.

При производстве электротехнического оборудования статический разряд может создаться и без участия оператора за счет образования контактов через заземленные поверхности.

В этом случае на ток разряда влияет емкость заряда, накопленная корпусом прибора и сопротивление образовавшихся контактных площадок. При этом на полупроводник в первоначальный момент одновременно влияют наведенный потенциал высокого напряжения и разрядный ток.

За счет такого комплексного воздействия повреждения могут быть:

1. явными, когда работоспособность элементов уменьшена до такой степени, что они становятся непригодными к эксплуатации;

2. скрытыми - за счет снижения выходных параметров, иногда даже укладывающихся в рамки установленных заводских характеристик.

Второй вид неисправностей обнаружить сложно: они сказываются чаще всего потерей работоспособности во время эксплуатации.

Пример подобного повреждения от действия высокого напряжения статики демонстрируют графики отклонения вольт амперных характеристик применительно к диоду КД522Д и интегральной микросхеме БИС КР1005ВИ1.

Коричневая линия под цифрой 1 показывает параметры полупроводниковых приборов до испытаний повышенным напряжением, а кривые с номером 2 и 3 - их снижение под действием увеличенного наведенного потенциала. В случае №3 оно имеет большее воздействие.

Причинами повреждений могут быть действия от:

завышенного наведенного напряжения, которое пробивает слой диэлектрика полупроводниковых приборов или нарушает структуру кристалла;

высокой плотности протекающего тока, вызывающей большую температуру, приводящую к расплавлению материалов и прожигу оксидного слоя;

испытания, электротермотренировки.

Скрытые повреждения могут сказаться на работоспособности не сразу, а через несколько месяцев или даже лет эксплуатации.

Способы выполнения защит от статического электричества на производстве

В зависимости от типа промышленного оборудования используют один из следующих методов сохранения работоспособности или их сочетания:

1. исключение образования электростатических зарядов;

2. блокирование их попадания на рабочее место;

3. повышение стойкости приборов и комплектующих приспособлений к действию разрядов.

Способы №1 и №2 позволяют выполнять защиту большой группы различных приборов в комплексе, а №3 - используется для отдельных устройств.

Высокая эффективность сохранения работоспособности оборудования достигается помещением его внутрь клетки Фарадея - огражденного со всех сторон пространства мелкоячеистой металлической сеткой, подключенной к контуру заземления. Внутри нее не проникают внешние электрические поля, а статическое магнитное - присутствует.

По этому принципу работают кабели с экранированной оболочкой.

Защиты от статики классифицируют по принципам исполнения на:

физико-механические;

химические;

конструкционно-технологические.

Первые два способа позволяют предотвратить или уменьшить процесс образования статических зарядов и увеличить скорость их стекания. Третий прием защищает приборы от воздействия зарядов, но он не влияет на их сток.

Улучшить стекание разрядов можно за счет:

создания коронирования;

повышения проводимости материалов, на которых накапливаются заряды.

Решают эти вопросы:

ионизацией воздуха;

повышением рабочих поверхностей;

подбором материалов с лучшей объемной проводимостью.

За счет их реализации создают подготовленные заранее магистрали для стекания статических зарядов на контур заземления, исключения их попадания на рабочие элементы приборов. При этом учитывают, что общее электрическое сопротивление созданного пути не должно превышать 10 Ом.

Если материалы обладают большим сопротивлением, то защиту выполняют другими способами. Иначе на поверхности начинают скапливаться заряды, которые могут разрядиться при контакте с землей.

Пример выполнения комплексной электростатической защиты рабочего места для оператора, занимающегося обслуживанием и наладкой электронных приборов, показан на картинке.

Поверхность стола через соединительный проводник и токопроводящий коврик подключена к контуру заземления с помощью специальных клемм. Оператор работает в специальной одежде, носит обувь с токопроводящей подошвой и сидит на стуле со специальным сидением. Все эти мероприятия позволяют качественно отводить скапливающиеся заряды на землю.

Работающие ионизаторы воздуха регулируют влажность, снижают потенциал статического электричества. При их использовании учитывают, что повышенное содержание паров воды в воздухе отрицательно влияет на здоровье людей. Поэтому ее стараются поддерживать на уровне порядка 40%.

Также эффективным способом может быть регулярное проветривание помещения или использование в нем системы вентиляции, когда воздух проходит через фильтры, ионизируется и смешивается, обеспечивая таким образом нейтрализацию возникающих зарядов.

Для снижения потенциала, накапливаемого телом человеком, могут применяться браслеты, дополняющие комплект антистатической одежды и обуви. Они состоят из токопроводящей полосы, которая крепится на руке с помощью пряжки. Последняя подключена к проводу заземления.

При этом способе ограничивают ток, протекающий через человеческий организм. Его величина не должна превышать один миллиампер. Бо́льшие значения могут причинять боль и создавать электротравмы.

Во время стекания заряда на землю важно обеспечить скорость его ухода за одну секунду. С этой целью применяют покрытия пола с малым электрическим сопротивлением.

При работе с полупроводниковыми платами и электронными блоками защита от повреждения статическим электричеством обеспечивается также:

принудительным шунтированием выводов электронных плат и блоков во время проверок;

использованием инструмента и паяльников с заземлёнными рабочими головками.

Емкости с легковоспламеняющимися жидкостями, расположенные на транспорте, заземляются с помощью металлической цепи. Даже фюзеляж самолета снабжается металлическими тросиками, которые при посадке работают защитой от статического электричества.

5.1. Общие положения

5.1.1. Для предотвращения возможности возникновения опасных разрядов с поверхности оборудования, веществ, перерабатываются, а также с тела человека необходимо предусматривать, с учетом особенностей производства и меры, которые могут обеспечить отвод заряда:

Снижение интенсивности генерации заряда статического электричества;

Отвод заряда путем заземления оборудования и коммуникаций, а также обеспечение постоянного электрического контакта с заземлением тела человека;

Отвод заряда путем уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления;

Нейтрализация заряда путем использования различных средств защиты от статического электричества по ГОСТ 12.4.124-83.

5.1.2. Для снижения интенсивности возникновения заряда:

Везде, где это технологически возможно, горючие газы должны очищаться от взвешенных жидких и твердых частиц, жидкости - от загрязнения нерастворимыми твердыми и жидкостными примесями;

Везде, где этого не требует технология производства, должно быть исключено разбрызгивание, дробление, распыление веществ;

Скорость движения материалов в аппаратах и магистралях не должна превышать значений, предусмотренных проектом.

5.1.3. Снижение чувствительности объектов, окружающей и проникающего в них среды к зажигая воздействия разрядов статического электричества следует обеспечить регламентированием параметров производственных процессов (влагосодержания и дисперсности аерозависив, давления и температуры среды и др.), влияющих на W, и флегматизацию горючих сред.

5.1.4. В случае, когда невозможно обеспечить стекание возникающих зарядов, для предотвращения зажигания искровыми разрядами статического электричества среды внутри аппаратов при передавливание легковоспламеняющихся жидкостей, пневмотранспортуванни горючих мелкодисперсных и сыпучих материалов, продувке оборудования при запуске и т.п., необходимо исключить возникновение взрывоопасных смесей путем использования закрытых систем с избыточным давлением или инертных газов для заполнения аппаратов, емкостей, закрытых транспортных систем или другими способами.

5.1.5. В случае использования оборудования, которое изготовлено из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м, необходимо руководствоваться требованиями раздела 5.8 настоящих Правил.

5.1.6. В случае переработки и транспортировки в электропроводном оборудовании (см. п.5.8.1) без распыления и разбрызгивания веществ, обладающих удельное объемное электрическое сопротивление менее 10 5 Ом · м, использование средств защиты от статического электричества в соответствии с этими Правил не нужно.

5.2. Отвод заряда путем заземления

5.2.1. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества разрешается объединять с заземляющими устройствами для электрооборудования. Такие заземляющие устройства должны быть выполнены в соответствии с требованиями "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ, раздел 1), и ГОСТ 12.1.030-81, ГОСТ 21130-75, СНиП 3.5.06-85 "Электротехнические устройства".

Сопротивление заземляющих устройств, которые предназначаются исключительно для защиты от статического электричества, допускается не выше 100 Ом.

5.2.2. Все металлические и электропроводные неметаллические части технологического оборудования должны быть заземлены независимо от того, принимаются другие меры защиты от статического электричества.

5.2.3. Неметаллическое оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление любой точки его внутренней поверхности относительно контура заземления не превышает 10 7 Ом.

Измерения этого сопротивления должны проводиться при относительной влажности окружающего воздуха 50 ± 5% и температуре 23 ± 2 ° C, причем площадь соприкосновения измерительного электрода с поверхностью оборудования не должна превышать 20 см 2, а располагаться при измерениях электрод должен в точках поверхности оборудования, наиболее удаленных от точек контакта этой поверхности с заземленными металлическими элементами, деталями, арматурой.

5.2.4. Металлическое и электропроводное оборудование, трубопроводы, вентиляционные короба и кожухи термоизоляции трубопроводов и аппаратов, расположенных в цехе, а также на наружных установках, эстакадах и каналах, должны представлять собой по всей длине непрерывную цепь, который в пределах цеха (отделения, установки) должен быть присоединен к контуру заземления через каждые 40-50 м, но не менее чем в двух точках.

5.2.5. Присоединению к контуру заземления при помощи отдельного ответвления (независимо от наличия заземления соединенных с ними коммуникаций и конструкций) подлежат объекты на поверхности и внутри которых может образовываться заряд: аппараты, емкости, агрегаты, в которых происходит дробление, распыление, разбрызгивание продуктов; футерованные и эмалированные аппараты (емкости); машины, которые стоят отдельно, агрегаты, аппараты, не соединенные трубопроводами с общей системой аппаратов и емкостей. Эти ответвления должны быть выполнены в соответствии со СНиП 3.05.06-85 "Электротехнические устройства".

5.2.6. Резервуары и емкости объемом более 50 м 3, за исключением вертикальных резервуаров диаметром до 2,5 м, должны быть присоединены к заземлителю с помощью не менее двух заземляющих проводников в диаметрально противоположных точках.

5.2.7. Фланцевые соединения трубопроводов, аппаратов, корпусов с крышкой и соединения на розбортуванни, не окрашенные неэлектропроводных красками, имеют достаточный для отвода заряда статического электричества сопротивление (не более 10 Ом), не требуют дополнительных мер по созданию непрерывной электрической цепи, например, установки специальных перемычек.

В этих соединениях запрещается применение шайб, изготовленных из диэлектрических материалов и окрашенных неэлектропроводных красками.

5.2.8. Заземления трубопроводов, расположенных на внешних эстакадах, должно быть выполнено в соответствии с действующей "Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21.122-87.

5.2.9. Наливные стояки эстакад для заполнения железнодорожных цистерн должны быть заземлены. Рельсы железнодорожных путей в пределах сливного-наливного фронта должны быть электрически соединены между собой и присоединены к заземляющему устройству, не связан заземлением электротяговый сети.

5.2.10. Автоцистерны, а также танки наливных судов, находящихся под наливом и сливом сжиженных газов и пожароопасных жидкостей, в течение всего времени заполнения и опорожнения должны быть присоединены к заземляющему устройству.

Контактные устройства для присоединения заземляющих проводников от автоцистерны и наливных судов должны быть установлены вне взрывоопасной зоны.

Гибкие заземляющие проводники поперечным сечением не менее 6 мм 2 должны быть постоянно присоединены к металлическим корпусам автоцистерн и танков наливных судов и иметь на конце струбцину или наконечник под болт М10 для присоединения к заземляющему устройству.При отсутствии постоянно присоединенных проводников заземления автоцистерн и наливных судов должно проводиться инвентарными проводниками в следующем порядке: заземляющий проводник сначала присоединяется к корпусу цистерны или танка), затем к заземляющего устройства.

Возможно использование во взрывоопасной зоне заземляющих устройств, имеющих соответствующий уровень взрывозащиты.

5.2.11. Открытие люков автоцистерн и танков наливных судов и погружение в них шлангов должно производиться только после присоединения заземляющих проводников к заземляющему устройству.

5.2.12. Резиновые или другие шланги из неэлектропроводных материалов с металлическими наконечниками, используемые для налива жидкостей в железнодорожные цистерны, автоцистерны, наливные суда и другие передвижные сосуды и аппараты, должны быть обвиты медной проволокой диаметром не менее 2 мм (или медным тросиком сечением не менее 4 мм 2) с шагом витка 100-150 мм.Один конец проволоки (или тросика) соединяется пайкой (или под болт) с металлическими заземленными частями продуктопровода, а другой - с наконечником шланга.

При использовании армированных шлангов или антиелектростатичних рукавов их обвивка не требуется при условии обязательного соединения арматуры или электропроводного резинового слоя с заземленным продуктопроводом и металлическим наконечником шланга.

Наконечники шлангов должны быть изготовлены из меди или других металлов, которые не дают механической искры.

5.3. Рассеивание заряда путем уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления

5.3.1. В тех случаях, когда заземление оборудования не предотвращает накопление опасного количества статического электричества, нужно принимать меры для уменьшения удельного объемного или поверхностного электрического сопротивления материалов, перерабатываются с помощью использования увлажняющих устройств или антиелектростатичних веществ.

5.3.2. Для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления диэлектриков рекомендуется увеличивать относительную влажность воздуха до 55-80% (если это допускается условиями производства). Для этого нужно применять общее или местное увлажнение воздуха в помещении при постоянном контроле его относительной влажности.

Примечание.

Способ уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления путем повышения относительной влажности воздуха и создания тем самым адсорбированного слоя влаги на поверхности материала не эффективен в случаях, когда:

Когда материал, электризуется, гидрофобный;

Когда температура материала, электризуется, выше температуры окружающей среды;

Когда время движения материала в зоне влияния увлажняющего воздуха меньше, чем время образования адсорбированных влажной пленки;

Когда температура воздуха в рабочее зоне выше температуры, при которой пленка влаги может удержаться на материале.

5.3.3. Для местного увеличения относительной влажности воздуха в зоне, где происходит электризация материалов, рекомендуется:

Подача в зону водяного пара (при этом электропроводящие предметы, которые находятся в зоне, должны быть заземлены;

Охлаждение поверхностей наелектризувалися, до температуры на 10 ° C ниже температуры окружающей среды;

Распыление воды;

Свободное испарение воды с больших поверхностей.

Для общего увеличения влажности в помещении может быть использована система приточной вентиляции с промывкой воздуха в оросительной камере.

5.3.4. Для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления, в случаях, когда повышение относительной влажности окружающей среды неэффективно, возможно дополнительно рекомендовать применение антиелектростатичних веществ (Приложения 5, 6, 7).

Нанесения их на поверхность материалов, электризуются, может осуществляться погружением, пропиткой или напылением с последующей сушкой, обтиранием поверхности изделия тканью, которая пропитана антиелектростатичним раствором.

Примечание.

Действие антиелектростатичних веществ при поверхностном нанесении их непродолжительная (до одного месяца) за неустойчивости к промыванию растворителями, долговременного хранения и трения.

Продолжительность антиелектростатичнои действия можно повысить введением в состав материалов, перерабатываются, различных полимерных связующих (например, поливинилацетат) или применением высокомолекулярных антиелектростатичних средств с пленкообразующими свойствами.

Введение антиелектростатичних веществ в состав материалов, перерабатываются, менее эффективно, однако свое действие эти вещества содержатся в течение нескольких лет.

Введение антиелектростатичних веществ может быть осуществлено различными способами:

Добавлением к мономеров перед их полимеризации;

Введением непосредственно в момент самой полимеризации;

Введением при вальцовке, экструзии или смешивании в смесителе.

5.3.5. Для уменьшения удельного объемного сопротивления диэлектрических жидкостей и растворов полимеров (клеев) может быть применена введения различных растворенных в них антиелектростатичних присадок, в частности, солей металлов переменной валентности, высших карбоновых, нафтеновых и синтетических жирных кислот (см. Приложения 8, 9).

5.3.6. Введение поверхностно-активных веществ и других антиелектростатичних добавок и присадок допустимо только в тех случаях, когда есть разрешение органов санитарного надзора и применение не влечет нарушений технических требований, предъявляемых к выпускаемой продукции.

5.4. Нейтрализация заряда на поверхности твердых диэлектрических материалов

5.4.1. В случаях, когда опасное воздействие электризации ограничивается каким-либо местом или небольшим количеством мест в технологическом процессе, или когда нельзя достичь отвода заряда статического электричества с помощью более простых средств (див.розд. 5.2, 5.3), рекомендуется осуществлять нейтрализацию путем ионизации воздуха в непосредственной близости от поверхности заряженного материала. С этой целью могут быть использованы нейтрализаторы статического электричества (ГОСТ 12.4.124-83), типы и основные технические характеристики которых приведены в Приложении 10.

5.4.2. Для нейтрализации зарядов статического электричества во взрывоопасных помещениях всех классов следует применять радиоизотопные нейтрализаторы, если они не запрещены другими нормативными документами. Их установка и эксплуатация осуществляется в соответствии с требованиями инструкций, к ним прилагаются.

Выбор необходимого типа радиоизотопных нейтрализаторов осуществляется согласно отраслевым методикам и рекомендациями.

Примечание.

При изготовлении продукции санитарно-гигиенического и бытового назначения (салфетки, тампоны, папиросная и мундштучный бумага, ткани и т.п.), а также тетрадных продукции применения радиоизотопных нейтрализаторов запрещается.

5.4.3. В случаях, когда материал (пленка, ткани, лента, лист) электризуется настолько сильно, что применение радиоизотопных нейтрализаторов не обеспечивает нейтрализацию заряда статического электричества, допускается установка комбинированных (индукционно-радиоизотопных) или взрывозащитных индукционных и высоковольтных (постоянной и переменной напряжения) нейтрализаторов.

5.4.4. Во всех случаях, когда позволяет характер технологического процесса и конструкция машин, следует применять индукционные нейтрализаторы.

Устанавливаться они должны таким образом, чтобы расстояние между их коронирующих электродами (иглами, струнами, лентами) и заряженной поверхностью было минимальным и не превышало 20-50 мм (в зависимости от конструкции нейтрализатора). Во взрывоопасных помещениях при этом необходимо принимать меры, исключающие возможность возникновения искрового разряда между заряженной поверхностью и коронирующих электродами.

5.4.5. В случае невозможности применения индукционных нейтрализаторов или недостаточной их эффективности в помещении, которое не является взрывоопасным, необходимо применять высоковольтные нейтрализаторы и ней-трализаторы скользящего разряда.

Примечание.

В случае использования игольчатых индукционных и высоковольтных нейтрализаторов необходимо предусмотреть меры, предупреждающие возможность травмирования обслуживающего персонала иглами нейтрализаторов.

5.4.6. Для нейтрализации заряда статического электричества в труднодоступных местах, на поверхности объектов, имеющих сложную конфигурацию, меняют непрерывно геометрические размеры, т.е. там, где невозможна установка нейтрализаторов в непосредственной близости от заряженной поверхности, следует применять аэродинамические нейтрализаторы с принудительной подачей ионов струей воздуха.

В случае, когда этот способ нейтрализации применяется в взрывоопасном помещении, ионизаторы (кроме радиоизотопных) должны быть взрывозащищенными или располагаться в соседних помещениях, не являющихся взрывоопасными.

Примечание.

В случае, когда на заряженном материале существуют как положительно, так и отрицательно заряженные участки, или когда знак заряда неизвестен, необходимо применять ионизаторы, обеспечивающих образование в воздушном потоке как положительных, так и отрицательных ионов.

Когда материал заряженный преимущественно зарядом одного знака, желательно обеспечить униполярные ионизацию воздушного потока (ионами противоположного знака). В этом случае степень ионизации воздушного потока уменьшается медленнее, чем при биполярной ионизации, что позволяет устанавливать ионизатор на большем расстоянии.

5.5. Предотвращение опасных разрядам из жидкостей

5.5.1. Когда в трубопроводах и технологической аппаратуре, в которых содержатся жидкие продукты, исключена возможность образования взрывоопасных концентраций паровоздушных смесей (температура жидкости ниже нижнего температурного предела взрываемости, среда не содержит окислителей и находится под избыточным давлением; аппараты и коммуникации заполнены инертными газами), скорости транспортировки жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты не ограничиваются.

В других случаях скорость движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты (резервуары) необходимо ограничить таким образом, чтобы плотность заряда, потенциал, напряженность поля в резервуаре (аппарате), которая заполняется, не превышали значения, при котором возможно возникновение искрового разряда с энергией, не превышает 0,4 минимальной энергии зажигания окружающей среды.

Максимально безопасные скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты (резервуары) определяются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости и содержания в ней нерастворимых примесей, размера, свойств материала стенок трубопровода (аппарата), давления и температуры в аппарате, который заполняется. При этом явно безопасным является транспортировка по заземленных металлических трубопроводах жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением до 10 5 Ом · м со скоростями до 10 м / с, а жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением до 10 9 Ом · м - со скоростями до 5м / с.

Для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 9 Ом · м допустимые скорости транспортировки и истечения устанавливаются для каждой жидкости отдельно, безопасной скоростью истечения таких жидкостей из заземленных металлических трубопроводов в заземленные металлические резервуары (аппараты) является 1,0 м / с.

5.5.2. Для снижения до безопасного значения плотности заряда в потоке жидкости, имеющей удельное объемное электрическое сопротивление более 10 9 Ом · м, при необходимости транспортировки ее по трубопроводам со скоростями, превышающими безопасны, необходимо применять специальные устройства для отвода заряда.

Устройства для отвода заряда из жидкого продукта должны устанавливаться на загрузочном трубопроводе непосредственно у входа в аппарат (резервуар), которая заполняется так, чтобы при максимальной скорости транспортировки время движения продукта по загрузочному трубопроводе после выхода из устройства до истечения его в аппарат не превышал 10% постоянной времени релаксации заряда в жидкости. Когда это условие конструктивно не может быть выполнена, отвод возникающего в загрузочном патрубке заряда должно быть обеспечено в середине аппарата, заполняется (резервуара) до выхода заряженного потока на поверхность жидкости, которая есть в аппарате.

5.5.3. Как устройства для отвода заряда из жидкого продукта могут использоваться:

Индукционные нейтрализаторы со струнами или иглами;

Релаксационные емкости, которые представляют собой горизонтальный участок трубопровода увеличенного диаметра.

При этом диаметр этого участка трубопровода должен быть не менее:

где Д р - диаметр релаксационной емкости, м;

Д т - диаметр трубопровода, м;

V т - скорость жидкости в трубопроводе, м / с.

Длина его (м) должна быть не менее

где e - диэлектрическая постоянная жидкости;

r v - удельное объемное электрическое сопротивление жидкости, Ом · м.

5.5.4. Как устройство для отвода заряда внутри аппарата (резервуара), которая заполняется, возможно применять:

Клетки с заземленной металлической сетки, охватывающие некоторый объем около конца загрузочного патрубка таким образом, чтобы заряженный поток из патрубка поступал Внутри клетки.

При этом объем клетки должен быть не менее

где V - объем клетки, м 3;

Q - производительность перекачки жидкости (расходы), м 3 / ч;

t = ee 0 r v - постоянная времени релаксации заряда в жидкости, с;

e - диэлектрическая проницаемость жидкости, безразмерная;

e 0 - электрическая постоянная, равна 8,854 · 10 -12 ф / м;

r v - удельное объемное электрическое сопротивление жидкости, Ом · м;

Специальные насадки на конце загрузочного патрубка, которые так формируют и направляют заряженный струю, вытекающую, чтобы обеспечить максимальное время распространения его на поверхности днища и стенок аппарата (резервуара), которая заполняется;

Нейтрализаторы погружного типа, которые представляют собой толстостенную трубу из диэлектрика с установленными в ней протяженными электродами-струнами.

5.5.5. Для обеспечения отвода заряда из потока жидкости электризуется, в широком диапазоне изменений удельного объемного электрического сопротивления от 10 9 до 13 Октябрь Ом · м может использоваться автономная система устройств защиты от статического электричества, которые состоят из индукционного струнного нейтрализатора и устройства для обеспечения релаксации.

5.5.6. Для предотвращения опасных искровых разрядов нужно не допускать наличия на поверхности горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в аппаратах и резервуарах незаземленным электропроводных плавающих предметов.

Понтоны из электропроводящих материалов, предназначенных для уменьшения потери жидкости от испарения, должны быть заземлены с помощью не менее двух гибких заземляющих проводников, присоединенных к понтону в диаметрально противоположных точках.

Примечания:

1. При применении поплавковых или буйкових уровнемеров их поплавки должны быть изготовлены из электропроводного материала и при любом положении иметь надежный контакт с заземлением.

2. В случае, когда при существующей технологии производства невозможно предотвратить наличие на поверхности жидкости незаземленным плавающих предметов, необходимо принять меры, исключающие возможность создания над ней взрывоопасной среды.

3. Использование неэлектропроводных плавающих устройств и предметов (понтонов, пластмассовых шаров и др.), которые предназначены для уменьшения потерь жидкости от испарения, разрешается только по согласованию со специализированной организацией.

5.5.7. Жидкости должны подаваться в аппараты, резервуары, тару полным сечением трубы таким образом, чтобы не допускать их разбрызгивания, распыления.

5.5.8. Налива жидкости свободно падающей струей не разрешается. Расстояние от конца загрузочной трубы до дна приемной сосуда не должно превышать 200 мм, а когда это невозможно, то струя должен быть направлен вдоль стенки. При этом форма конца трубы и скорость подачи жидкости должны быть выбраны таким образом, чтобы предотвратить ее разбрызгивание.

При верхнем наливе аппарата, резервуара, цистерны и т.д. с помощью резинового шланга необходимо предусмотреть его вертикальное расположение.

Исключение составляют лишь случаи, когда гарантирована невозможность возникновения в приемной сосуде взрывоопасных концентраций парогазовых смесей.

5.5.9. Жидкости должны поступать в резервуары ниже уровня остатка жидкости в них находится.

В начале заполнения пустого резервуара жидкости, имеющие удельное объемное электрическое сопротивление более 10 5 Ом · м, должны подаваться в него со скоростью не более 0,5 м / с до момента погружения конца загрузочной трубы.

При дальнейшем заполнении скорость надо выбирать с учетом требований п.5.5.1.

5.5.10. Ручной отбор жидкости из резервуаров и емкостей, а также измерение уровня с помощью разного рода мерных линеек и метр-штоков через люки разрешается только по истечении времени, превышающего 3 (см. п.5.5.4) после прекращения движения жидкости, когда она находится в состоянии покоя. При этом устройства для проведения измерений должны быть изготовлены из материала с удельным объемным электрическим сопротивлением менее 10 5 Ом · м и заземлены.

В случае изготовления этих устройств из диэлектрических материалов должны соблюдать условия электростатической искробезопасности согласно ГОСТ 12.1.018-93.

5.6. Предотвращение опасных разрядам в газовых потоках

5.6.1. Для предотвращения возникновения опасных искровых разрядов при перемещении газов и паров по трубопроводам и аппаратах необходимо везде, где это технологически возможно, принять меры по исключению присутствия в газовых потоках твердых и жидких частиц.

5.6.2. Конденсация паров и газов при большом перепаде давлений вызывает сильную электризацию газовых струй при утечки через неплотности. Это требует повышенного внимания к герметизации оборудования, которое удерживает пары и газы под высоким давлением.

5.6.3. Не допускается присутствие в газовом потоке незаземленным металлических частей и деталей оборудования.

5.7. Отвод заряда при переработке сыпучих и мелкодисперсных материалов

5.7.1. Переработку сыпучих (в особенности мелкодисперсных) материалов предстоит вести в металлическом или электропроводном (см. п.5.8.1) неметаллической оборудовании.

Особенно важно соблюдать это требование в установках по транспортировке, сушке и размоле материалов в газовых потоках (струях.

5.7.2. В случаях применения для переработки сыпучих материалов антиелектростатичного или диэлектрического оборудования и трубопроводов (см. пп.5.8.2, 5.8.3) для улучшения условий стекания заряда с перероблюемого материала надлежит обращать особое внимание на тщательное выполнение требований, изложенных в пп. 5.8.5, 5.8.6, 5.8.8, 5.8.10, 5.8.11.

Для уменьшения электризации при пневмотранспортуванни гранулированных, измельченных и порошкообразных полимерных материалов по неметаллических трубопроводах принадлежит применить трубы из того же или близкого по составу полимерного материала (например, транспортировка порошкообразного или гранулированного полиэтилена лучше вести по полиэтиленовых трубах).

5.7.3. В установках по транспортированию и размола материалов в воздушных потоках (струях) воздуха, подаваемого должен быть увлажнен до такой степени, чтобы относительная влажность воздуха на выходе из пневмотранспорта, а также в месте размола материалов в мельницах, составляла не менее 65%.

Когда за технологическими условиями увеличение относительной влажности воздуха не допустимо, то рекомендуется применять его ионизацию (см. розд.5.4). При этом наиболее подходящими для использования в бункерах, циклонах, на конечных участках пневмотранспортных трубопроводов есть специальные устройства со стержневыми, иголочными или струнными заземленными электродами (индукционные нейтрализаторы).

5.7.4. В случае, когда указанные в п.5.7.3 меры по каким причинам не могут быть применены, перечисленные процессы должны проводиться в потоке инертного газа.

Примечание.

Применение воздуха допускается только в случае, когда результаты непосредственных измерений степени электризации материалов в действующем оборудовании подтверждают безопасность ведения процесса.

5.7.5. С целью улучшения условий стекания заряда с тканевых рукавов, применяемых для затаривания гранулированных и других сыпучих материалов и соединение подвижных элементов оборудования с неподвижными, а также с рукавными фильтрами, принадлежит пропитывать их соответствующими растворами поверхностно-активных веществ (см. Приложение 5) с последующим просушкой, обеспечивая при креплении надежный контакт с заземленными металлическими элементами оборудования.

Для рукавных фильтров следует выбирать пропитку, которая не снижает после просушки фильтрующих свойств ткани.

Допускается применение металлизированной ткани.

5.7.6. Запрещается загрузка сыпучих продуктов непосредственно из бумажных, полиэтиленовых, полихлорвиниловых и других мешков в люки аппаратов, в которых содержатся жидкости при температуре выше их температуры вспышки.

В этом случае следует применять металлические шнековые, секторные и другие питатели.

5.7.7. Для предотвращения взрывов пыли от искровых разрядов необходимо:

Избегать образование взрывоопасных пылевоздушных смесей;

Не позволять падения и сброса пыли, образования клубов пыли и ее завихрения;

Очищать систематически оборудование и строительные конструкции в помещениях от пыли, осевший в сроки, установленные действующими нормами и правилами.

5.8. Защита футерованные и неметаллического оборудования

5.8.1. Электропроводным считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами (сырья, полупродуктов, готовой продукцией), что перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 5 Ом · м.

5.8.2. Антиелектростатичним считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами, перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 8 Ом · м.

5.8.3. Диэлектрической считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами, перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 8 Ом · м.

5.8.4. Защита от статического электричества электропроводного неметаллического оборудования и оборудования с электропроводной футеровкой должна осуществляться методами, предусмотренными настоящими Правилами для металлического оборудования (см. разд. 5.2).

5.8.5. В случае использования антиелектростатичного и диэлектрического неметаллического оборудования не допускается наличие в них металлических частей и деталей, имеющих сопротивление относительно земли более 100 Ом.

5.8.6. Внешняя поверхность диэлектрических трубопроводов, по которым транспортируются вещества и материалы с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м, должна метализуватися или краситься электропроводными эмалями и лаками (см.Приложение 11). При этом должен быть обеспечен электрический контакт между электропроводным слоем и заземленной металлической арматурой.

Вместо электропроводных покрытий допускается обматывать указанные трубопроводы металлической проволокой сечением не менее 4 мм 2 шагом намотки 100-150 мм, который должен быть присоединен к заземленной металлической арматуры.

Электропроводное покрытия (или обертывание) внешних поверхностей, сплошные электропроводные основы, отдельные электропроводящие элементы и арматура диэлектрических трубопроводов должны составлять по всей длине сплошное электрическую цепь, который в пределах цеха (отделения, установки) должен быть подсоединен к контуру заземления через каждые 20-30 м, но не менее чем в двух точках.

5.8.7. Для обеспечения необходимого контакта с заземлением антиелектростатичних неметаллических трубопроводов достаточно обвивкы их металлической проволокой согласно п.5.8.6 или укладки их на сплошной электропроводные основе.

5.8.8. Опоры трубопроводов из полимерных материалов должны быть изготовлены из электропроводных материалов и заземлены, или иметь заземлены прокладки из электропроводных материалов в местах, где на них опираются трубопроводы.

5.8.9. Жидкости с удельным объемным сопротивлением не более 10 9 Ом · м практически не электризуются при движении со скоростью до:

2 м / с - в трубопроводах и аппаратах с диэлектрических материалов и с диэлектрической футеровкой;

5 м / с - в трубопроводах и аппаратах с антиелектростатичного материала и с антиелектростатичною футеровкой.

5.8.10. Неметаллические антиелектростатични и диэлектрические емкости и аппараты должны покрываться снаружи (а когда позволяет имеющееся в аппарате среду, то и внутри) электропроводными лаками и эмалями при условии обеспечения надежного их контакта с заземленной металлической арматурой.

Надежный контакт электропроводного покрытия с заземлением может быть обеспечен путем окраски сплошным слоем электропроводной эмали всех внутренних и внешних поверхностей аппаратов (емкостей) с установкой под его опоры заземленных металлических (или электропроводящих неметаллических) прокладок.

При невозможности покрытия сплошным слоем внутренней и внешней поверхностей аппарата заземления внутреннего электропроводящего слоя допускается путем применения дополнительных электродов или проводников.

5.8.11. Для отвода статического электричества от веществ, которые находятся в середине диэлектрического оборудования и способны накапливать заряды при контактном или индуктивном воздействии от наэлектризованной поверхности этого оборудования, допускается ввод не менее двух заземленных электродов, стойких к данной среды.

При этом не должна нарушаться герметичность оборудования и электроды, которые вводятся, не должны выступать над внутренней поверхностью. Эти меры оказываются достаточными, когда удельное объемное электрическое сопротивление среды в аппарате не превышает 10 9 Ом · м для жидких сред и 10 8 Ом · м - для сыпучих.

5.9. Отвод заряда, возникающего на людях, передвижных емкостях и аппаратах

5.9.1. Передвижные аппараты и сосуды, особенно для транспортировки диэлектрических горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, следует выполнять из электропроводящих материалов (см. пп. 5.8.1, 5.8.2). Транспортироваться по цехам предприятия они должны на металлических тележках с колещатамы из электропроводящих материалов, причем должен быть обеспечен контакт сосуда или аппарата с корпусом тележки.

При транспортировке взрывоопасных веществ, электризуются, на тележках или электрокарах с неэлектропроводных покрышками колес допускается обеспечение контакта тележки или электрокары с землей и электропроводной полом (см. п. 5.9.7) с помощью присоединенного к корпусу цепочки из меди или другого металла, который не дает механической искры, имеет такую длину, чтобы несколько колец при транспортировке постоянно находились на земле или на полу.

Примечание.

Для уменьшения шума при движении металлических тележек их колеса могут быть покрыты электропроводной резиной (см. Приложение 12).

5.9.2. В местах заполнения передвижных сосудов пол должен быть электропроводной (см. п.5.9.7) или на ней должны быть положены заземленные металлические листы, на которые устанавливаются сосуды при заполнении; допускается заземление передвижных сосудов с помощью присоединения их к заземляющему устройству медным тросиком со струбциной.

5.9.3. При заполнении передвижных сосудов наконечник шланга должен быть опущен до дна сосуда на расстояние не более 200 мм.

Когда диаметр горловины сосуда вместимостью более 10 л не позволяет опустить шланг внутрь, необходимо использовать заземленную воронку из меди или другого электропроводящие материала, который не дает механической искры, конец которой должен находиться на расстоянии не более 200 мм от дна сосуда.

В случае использования короткой воронки, к концу ее должен быть присоединен цепочку из электропроводящего материала, не дает механической искры, устойчивого к переливаемои жидкости который при опускании воронки в сосуд должен ложиться на дно.

5.9.4. Для предотвращения опасных искровых разрядов, возникающих вследствие накопления на теле человека заряда статического электричества при контактном или индуктивном влиятельные наэлектризованного материала или элементов одежды, электризуются при трении друг о друга, во взрывоопасных производствах необходимо обеспечить стекание этого заряда в землю.

Основным методом выполнения этого требования является обеспечение электростатической проводимости пола и использование антиелектростатичного обуви.

Примечание.

В связи с большим распространением одежды из синтетических материалов, который сильно электризуется при движении и приводит к быстрому накоплению заряда на теле человека, устройство заземленных рукояток, перил, подмостей следует рассматривать как дополнительное средство отвода заряда с тела человека.

5.9.5. Антиелектростатични свойства обуви определяются отечественными и международными стандартами и техническими условиями на эту обувь.

В отдельных случаях для предоставления обуви антиелектростатичних свойств допускается прошивать или пробивать подошву электропроводными материалами, которые не дают механической искры, и получаются стельку.

Использование носков из шерстяной и синтетической пряжи не допускается, так как они препятствуют стоку заряда с тела человека.

5.9.6. В случае, когда работник выполняет работу в неэлектропроводных обуви сидя, заряд статического электричества, накопившегося на его теле, рекомендуется отводить с помощью антиелектростатичного халата в сочетании с электропроводной подушкой стула или с помощью электропроводных браслетов, которые легко снимаются, соединенных с землей через сопротивление 10 5 - 10 7 Ом.

5.9.7. Для обеспечения непрерывного отвода заряда с тела человека, с передвижных сосудов и аппаратов во взрывоопасных помещениях полы должны быть электростатически ведущей.

Примечания:

1. Покрытие пола считается электростатически ведущим, когда электрическое сопротивление между металлической пластиной площадью 20 см 2, положенной на пол и прижатой к ней силой в 5 кгс, и контуром заземления не превышает 10 6 Ом.

2. Рассеивающая пол - это пол, который характеризуется электрическим сопротивлением от 10 6 Ом до 10 9 Ом.

3. Астатическая пол - это пол, который характеризуется электрическим сопротивлением более 10 9 Ом и в какой сведено к минимуму возникновение зарядов при разделении контакта поверхностей или при трении с другим материалом, а именно подошвы обуви или колес.

4. Удельное объемное электрическое сопротивление некоторых покрытий пола приведена в Приложении 13.

5.9.8. Запрещается проведение работ внутри емкостей и аппаратов, где возможно образование взрывоопасных паро-, газо-и пылевоздушных смесей, в комбинезонах, куртках и другом верхней одежде из материалов, электризуются.

Примечание.

Для предоставления верхней одежде антиелектростатичних свойств рекомендуется пропитывать его растворами поверхностно-активных веществ с последующей просушкой, применение которых согласовано с органами Госсаннадзора Украине.

5.9.9. В случае, когда обслуживающий персонал при работе находится постоянно в электростатическом поле, созданном зарядом на материале, электризуется, или диэлектрическом оборудовании, в том числе дисплейных терминалах, напряженность электростатического поля на рабочих местах не должна превышать предельно допустимых значений, установленных ГОСТ 12.1. 045-84.

5.10. Отвод заряда от вращающихся и ременных передач

5.10.1. Способны электризоваться или заряжаться от наэлектризованного материала электропроводные части машин и аппаратов, которые вращаются и контакт которых с заземленным корпусом может быть нарушено благодаря наличию слоя смазки в подшипниках или применению диэлектрических антифрикционных материалов, должны иметь специальные устройства для обеспечения надежного заземления. Следует избегать применения во взрывоопасных помещениях подшипников или вкладышей к ним с неэлектропроводных материалов.

Лучшим средством для обеспечения контакта в электропроводных подшипниках является применение электропроводящих смазок.

В случае, когда нет возможности обеспечить отвод заряда от вращающихся, проще методами, допустимо применение нейтрализаторов (см. разд. 5.4).

5.10.2. В взрыво-и пожароопасных цехах рекомендуется непосредственно соединять электродвигатель с исполнительным механизмом или использовать редукторы и другие типы передач, изготавливаемых из металла и обеспечивают электрический контакт оси двигателя и исполнительного механизма.

5.10.3. При необходимости применения ременных передач они и все части установки должны изготавливаться из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не более 10 5 Ом · м, в частности, антиелектростатични клиновые ремни, а вся установка (ограждение и другие металлические предметы вблизи паса) должна заземляться.

5.10.4. В случае использования ремней, изготовленных из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м следует применять одно из средств предотвращения опасной электризации:

Увеличение относительной влажности воздуха в местах расположения ременной передачи не менее чем до 70%;

Электропроводящие покрытия (смазки) пасов;

В особых условиях - ионизация воздуха с помощью нейтрализаторов установленных с внутренней стороны ремня, как можно ближе к точке его схода со шкива.

Примечания:

1. Как электропроводное покрытия для кожаных и резиновых ремней рекомендуется масло такого состава: на 100 ваг.ч. глицерина 40 ваг.ч. сажи. Эта смазка имеет наноситься на внешнюю поверхность с помощью щетки при остановке механизма в сроки, которые устанавливает администрация предприятия, но не реже одного раза в неделю.

2. Нужно принимать меры по недопущению загрязнения ремней маслом и другими жидкими и твердыми веществами, которые имеют удельное объемное сопротивление более 10 5 Ом · м.

5.10.5. Запрещается смазка ремней канифолью, воском и другими веществами, которые увеличивают поверхностное сопротивление во взрывоопасных помещениях всех классов.

Электрические свойства тел определяются тем, как они проводят ток. Их разделяют на проводники и изоляторы. Если объёмное электросопротивление вещества превышает 10 5 Ом – это диэлектрик, который не проводит электрический ток. На схеме ниже представлены бытовые источники статического электричества (СЭ).

Бытовые источники статистического электричества

В электростатике граница между проводником и непроводником оценивается величиной удельного сопротивления всего 10 кОм*м. При превышении её предмет может стать источником СЭ.

Вещество может быть твёрдым или жидкостью. При его дроблении, трении, перемешивании, перекачивании электроны перераспределяются на поверхностях контакта, образуя двойные электрические слои. При этом происходит возникновение зарядов на поверхности диэлектрика (статического электричества).

Струя легковоспламеняющейся жидкости при свободном истечении легко электризуется. Накопление зарядов СЭ, появляющихся, при наливе нефтепродуктов может привести к разряду, представляющим большую взрывоопасность и пожароопасность.

В промышленности электрические заряды накапливаются на ремнях приводов, конвейерных лентах, в пылевоздушных смесях пневмосистем или аэрозольного транспорта.

На предприятиях пищевого производства СЭ образуется в процессах измельчения, дробления или просеивания сухих продуктов или при переработке зерна.

Источники статистического электричества в промышленности

СЭ образуется, когда соприкасаются тела с разной температурой, шероховатостью, концентрацией зарядов, электрическим состоянием атомов. При этом возникает упорядоченное распределение зарядов в местах контакта.

Когда тела разделяются, происходит частичная нейтрализация зарядов, но некоторая их часть остаётся на поверхностях, создавая электростатическое поле. При критической величине его напряжённости над поверхностью тела происходит электрический разряд. Для воздушной среды она составляет 30 кВ/см.

Степень электризации тела определяется величиной его потенциала по отношению к земле. Она может возрастать в различных технологических или физических процессах: при трении тел, перекачке и наливе свободной струёй неэлектропроводной жидкости, обработке и перемещении сухих материалов.

Заряды в диэлектриках могут появляться также при их трении об металл. Поэтому в данном случае металлический предмет должен быть заземлён, чтобы образующиеся заряды стекали в землю.

Определение энергии разряда

Электрическая искробезопасность – состояние исключения возможности образования искры от СЭ. Безопасную энергию, при которой не образуется пробой, можно рассчитать по формуле:

Э и = к∙Э min ,

где к = 0,4-0,5 – коэффициент безопасности;

Э min – минимальное значение энергии, при которой может произойти воспламенение горючего вещества (для воспламенения смесей паров и газов с воздухом Э min составляет доли миллиджоуля и находится по таблицам).

При накоплении СЭ величина зарядов на промышленных установках может достигать большой величины (45 кВ при транспортировке сыпучей среды на резиновой ленте конвейера, 80 кВ на кожаном ремне привода).

На теле человека потенциал достигает 20 кВ, но разряд не опасен из-за малого тока. При этом ощущение всё равно неприятное – в виде укола или судороги. В результате может произойти попадание в зону работу машин, падение с высоты и т. д.

Действие на человека разряда статического электричества

Электрическая ёмкость разряда статического электричества человеческого тела составляет от 100 до 350 пФ. Если через него произойдёт разряд на 10 кВ, выделяется энергия 5-17,5 мДж. Эта величина больше Э min воспламенения бензола или этилового спирта (0,2; 0,95 мДж) и является пожароопасной.

СЭ может нарушить технологический режим, создать помехи в системах связи и в работе автоматики, вывести из строя приборы.

Средства защиты от СЭ

Способы борьбы со статическим электричеством отличаются многообразием. Их можно разделить на три группы:

1. предупреждение появления электростатического заряда;

• Заземление оборудования. Систему трубопроводов или аппаратов заземляют как минимум в 2 точках. Заземляющее устройство только для защиты от статического электричества должно иметь сопротивление не выше 100 Ом. Чтобы между трубопроводами или металлоконструкциями, находящимися на расстоянии менее 10 см, не образовалось СЭ, делают замкнутые контуры, устанавливая с интервалом до 20 м металлические перемычки с заземлением. Автоцистерны заземляют стальной цепью, чтобы при движении она касалась дорожного полотна на участке не менее 20 см.
• Контактирующие тела подбирают из материалов, удельные сопротивления которых близки.
• Безопасные скорости перемещения жидких и сыпучих материалов. Если диэлектрическую жидкость пропускать через релаксационную ёмкость, участок трубы с большим диаметром, электростатические заряды снимаются до 98%, стекая через его стенки с заземлением Когда образуются брызги при наливе, капли электризуются особенно интенсивно. Поэтому заполнение емкостей начинается с небольшим расходом жидкости, после чего он постепенно увеличивается.

Схема релаксационной ёмкости с заземлением

• Тонкая очистка жидкостей позволяет уменьшить электризацию. СЭ не накапливается в идеально чистых диэлектриках.

1. снижение значения потенциала заряда до уровня безопасности;

• Увеличение влажности диэлектрика и окружающего воздуха для отвода зарядов.
• Химическая обработка поверхностей.
• Напыление электропроводных плёнок и антистатических аэрозолей.
• Электропроводные рабочие площадки, полы, трапы и заземлённые зоны. Пол на основе бетона считается электропроводным, если его толщина не превышает 3 см.
• Антиэлектростатическая одежда и обувь с подошвой из кожи или электропроводной резины. Популярным является способ введения проводящих веществ в состав изготавливаемого материала: графит, сажа, порошок меди и серебра, и др.
• Добавление растворимых солей меди, кобальта, хрома и других в диэлектрические растворы полимеров и жидкостей (снижение объёмного электрического сопротивления).
• Применение токопроводящих браслетов, легко снимаемых и не мешающих работе.

Нанесение антистатического аэрозоля для уровня безопасности

1. нейтрализация зарядов СЭ.

• Для ионной нейтрализации зарядов применяется ионизация воздуха. Ионизаторы могут быть разных типов: радиоизотопные, индукционные, облучение воздуха ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, созданием коронного разряда. При генерации ионов в воздухе они притягиваются электростатическим полем в зоне накопления зарядов, где происходит нейтрализация последних. На рисунке нижетизображена схема, где отрицательные ионы нейтрализуют положительные заряды СЭ. Эффективность нагнетания ионизированного воздуха в зону нейтрализации небольшая, поскольку ионы рекомбинируют в воздушном потоке. Причём рекомбинация становится интенсивней с увеличением плотности ионов.
• Подбираются поверхности трения из материалов, компенсирующих возникающие электрические заряды.

Схема нейтрализации зарядов СЭ потоком ионов

Мероприятия по устранению электризации должны проводиться с изучением специфики производства. Наиболее эффективными оказываются комбинированные методы, когда используется одновременно несколько приёмов.

Например, известно применение индукционного и радиоизотопного нейтрализаторов. Первый хорошо снижает большие заряды, а с малыми хорошо справляется второй.

СЭ на изолированных проводниках

Согласно ГОСТ 12.1.018 статическое электричество может появляться не только на диэлектриках, но и на изолированных от земли проводниках.

В металлоконструкциях могут наводиться ЭДС под влиянием переменных электрических полей. При сближении с заземлёнными проводниками возникают электрические разряды, которые могут привести к электротравматизму или воспламенению горючих веществ. Все металлоконструкции необходимо заземлять.

Заземление металлоконструкций для избегания электротравматизма

На металлических предметах, не связанных электрически с землёй, может наводиться электростатическая индукция. Заряды могут перетекать на ближайшие предметы, не имеющие заземления, что также приводит к появлению разрядов.

По металлокоммуникациям зданий могут заноситься высокие потенциалы. Чтобы этого не происходило, следует заземлять крюки, удерживающие фазные провода.

Видео про электричество

Как возникает и действует статическое электричество, можно узнать из видео ниже.

Заряды, возникающие от СЭ, могут вызывать пожары и взрывы в технологических процессах, где применяются легковоспламеняющиеся вещества. Разряды от СЭ вызывают у человека неприятные ощущения и могут привести к ошибочным действиям или травмам. Существуют различные методы борьбы со СЭ, наиболее действенными из которых являются комбинированные.