靜電及其防范（課件）

靜電及其防范靜電的產(chǎn)生與分類01目錄靜電的影響因素02靜電的危害與防范03靜電及其防范

靜電是在宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對(duì)靜止的正電荷和負(fù)電荷，而非絕對(duì)靜止的電荷。靜電現(xiàn)象是一種常見的帶電現(xiàn)象，如雷電、電容器殘留電荷、摩擦帶電等。靜電對(duì)人們的生產(chǎn)、生活等都有影響，特別是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電，可能引起燃燒、爆炸及其他危險(xiǎn)和危害。2．破斷起電1．接觸分離起電兩種物質(zhì)接觸，距離小于25×10-8cm時(shí)，其間即會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)大小相等、極性相反的雙電層。根據(jù)雙電層和接觸電位差理論，這兩種物質(zhì)緊密接觸之后再分離時(shí)，即可能產(chǎn)生靜電。2．破斷起電不論材料破斷前其內(nèi)電荷分布是否均勻，破斷后均可能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正、負(fù)電荷的分離，即產(chǎn)生靜電，這種起電稱為破斷起電。固體粉碎、液體分離過程的起電屬于破斷起電。一、靜電的產(chǎn)生與分類（一）靜電的產(chǎn)生3．感應(yīng)起電感應(yīng)起電是物體在靜電場(chǎng)的作用下，發(fā)生電荷再分布的現(xiàn)象。感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是在帶電體上電荷的作用下，導(dǎo)體上的正負(fù)電荷發(fā)生了分離，使電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分，只有導(dǎo)體上的電子才能自由移動(dòng)，絕緣體上的電子不能，所以導(dǎo)體能發(fā)生感應(yīng)起電，而絕緣體不能。4．電荷遷移當(dāng)一個(gè)帶電體與一個(gè)非帶電體接觸時(shí)，電荷將重新分配，即發(fā)生電荷遷移而使非帶電體帶電。當(dāng)帶電霧滴或粉塵撞擊在導(dǎo)體上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有力的電荷遷移；當(dāng)氣體離子流射在不帶電的物體上時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電荷遷移。（二）靜電的類型固體物質(zhì)大面積的接觸-分離或大面積的摩擦，以及固體物質(zhì)的粉碎等過程中，都可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電。橡膠、塑料、纖維等行業(yè)工藝過程中的靜電高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏，甚至數(shù)十萬(wàn)伏，如不采取有效措施，很容易引起火災(zāi)。2．粉體靜電粉體是處在特殊狀態(tài)下的固體，其靜電的產(chǎn)生也符合雙電層的基本原理。與整塊固體相比，粉體具有分散性和懸浮狀態(tài)的特點(diǎn)。由于分散性，使得粉體表面積比同樣材料、同樣質(zhì)量的整塊固體的表面積要大很多倍。例如，把直徑100mm的球狀材料分散成等效直徑為0.1mm的粉體時(shí)，表面積增加1000倍以上。由于表面積的增加，使得靜電更容易產(chǎn)生。表面積增加亦即材料與空氣的接觸面積增加，使得材料的穩(wěn)定度降低。因此，雖然整塊的聚乙烯是很穩(wěn)定的，而粉體聚乙烯卻可能發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。1．固體靜電液體在流動(dòng)、過濾、灌注和劇烈晃動(dòng)等過程中，可能產(chǎn)生十分危險(xiǎn)的靜電。由于電滲透、電解、電泳等物理過程，液體與固體的接觸面上也會(huì)出現(xiàn)雙電層。如果液體在管道內(nèi)呈紊流狀態(tài)，則滑移的電荷被攪動(dòng)，近似地沿管道斷面均勻分布。當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，一種極性的電荷隨液體流動(dòng)，形成所謂的流動(dòng)電流，管道的終端容器里將積累靜電電荷。蒸氣、氣體在管道內(nèi)高速流動(dòng)或由閥門、縫隙高速噴出時(shí)也會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電。蒸氣產(chǎn)生靜電類似液體產(chǎn)生靜電，即其靜電也是由于接觸、分離和分裂等原因產(chǎn)生的。完全純凈的氣體是不會(huì)產(chǎn)生靜電的，但由于氣體內(nèi)往往含有灰塵、液滴、蒸氣等固體顆?；蛞后w顆粒，這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程可產(chǎn)生靜電。如噴漆是含有大量雜質(zhì)的氣體高速噴出，會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的靜電。蒸氣和氣體靜電比固體和液體的靜電要弱一些，但也能高達(dá)萬(wàn)伏以上。3．液體靜電4．蒸氣、氣體靜電5．人體靜電人在活動(dòng)過程中，衣服、鞋子以及所攜帶的用具與其他材料摩擦或接觸分離時(shí)，均可能產(chǎn)生靜電。靜電大小與衣服料質(zhì)、操作速度、地面和鞋底電阻、相對(duì)濕度、人體對(duì)地電容等因素有關(guān)。另外，人體是導(dǎo)體，在靜電場(chǎng)中可能感應(yīng)起電而成為帶電體，也可能引起感應(yīng)放電。如果空間存在帶電塵埃、帶電水沫或其他帶電粒子，并為人體所吸附，人體也能帶電。二、靜電的影響因素（一）材質(zhì)和雜質(zhì)的影響

材料的電阻率對(duì)靜電有很大影響。對(duì)于固體材料，電阻率較小時(shí)，不容易積累靜電；電阻率較大時(shí)，容易積累靜電。對(duì)于液體，電阻率較小時(shí)，靜電隨著電阻率的增加而增加；電阻率較大時(shí)，靜電隨著電阻率的增加而減小。實(shí)踐證明，只有容易得失電子，而且電阻率很高的材料，才容易產(chǎn)生和積累靜電。如生產(chǎn)中常見的乙烯、丙烷、丁烷、原油、汽油、輕油、苯、甲苯、硫酸、橡膠、塑料等，都比較容易產(chǎn)生和積累靜電。雜質(zhì)對(duì)靜電有很大的影響。一般情況下，雜質(zhì)有增加靜電的趨勢(shì)，但若雜質(zhì)能降低原有材料的電阻率，則加入雜質(zhì)有利于靜電的泄漏。二、靜電的影響因素（二）工藝設(shè)備和工藝參數(shù)的影響

接觸面積越大，雙電層正、負(fù)電荷越多，產(chǎn)生靜電越多。管道內(nèi)壁越粗糙，接觸面積越大，沖擊和分離的機(jī)會(huì)也越多，流動(dòng)電流就越大。對(duì)于粉體，當(dāng)管道、料槽材料與粉體相同時(shí)，不容易產(chǎn)生靜電；當(dāng)管道、料槽材料與粉體不同時(shí)，則主要取決于粉體的性質(zhì)。顆粒越小，一定量粉體的表面積越大，產(chǎn)生靜電就越多。二、靜電的影響因素（三）環(huán)境條件的影響

材料表面電阻率隨空氣濕度增加而降低，相對(duì)濕度越高，材料表面電荷密度越低。但當(dāng)相對(duì)濕度在40%以下時(shí)，材料表面靜電電荷密度幾乎不受相對(duì)濕度的影響而保持為某一最大值。

由于空氣濕度受環(huán)境溫度的影響，以致環(huán)境溫度的變化可能加劇靜電的產(chǎn)生。（一）靜電的危害三、靜電的危害與防范爆炸和火災(zāi)010203妨礙生產(chǎn)靜電電擊靜電能量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電。如果所在場(chǎng)所有易燃易爆物質(zhì)且形成爆炸性混合物，如金屬粉末、藥品粉末、合成樹脂和天然樹脂粉末等，都能與空氣形成爆炸性混合物，在這些粉末的磨制、干燥、篩分、收集、輸送等過程中，都比較容易由靜電火花引起爆炸、火災(zāi)。1．爆炸和火災(zāi)12．靜電電擊靜電電擊不是電流持續(xù)通過人體的電擊，而是靜電放電造成的瞬間沖擊性電擊，不致于直接使人致命，大多數(shù)只是產(chǎn)生痛感和震顫。但是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)卻容易造成工作效率下降，甚至引發(fā)高處墜落等二次傷害事故。23．妨礙生產(chǎn)紡織行業(yè)及有纖維加工的行業(yè)，靜電問題十分突出。在紡紗、織布、抽絲等過程中，靜電可能導(dǎo)致亂紗、掛條、纏花、斷頭等而妨礙工作。在織、印染過程中，由于靜電電場(chǎng)力的作用，可能吸附灰塵而降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至影響纏卷，使卷繞不緊。在某些生產(chǎn)過程中，如不消除靜電，將會(huì)妨礙生產(chǎn)或降低產(chǎn)品質(zhì)量。三、靜電的危害與防范（二）靜電消除靜電接地法泄漏導(dǎo)走法靜電中和法工藝控制法人體防靜電措施1．靜電接地法以下工藝過程中的設(shè)備、管道等應(yīng)采取靜電接地措施：用來(lái)加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸各種易燃液體、易燃?xì)怏w和粉體的設(shè)備都必須接地。工廠或車間的氧氣、乙快等管道須連成一個(gè)整體，并予以接地。油品儲(chǔ)運(yùn)、售賣等過程中的注油漏斗、浮動(dòng)罐頂、工作站臺(tái)、磅秤和金屬檢尺等輔助設(shè)備亦應(yīng)進(jìn)行靜電接地接地。油槽汽車行駛時(shí)，由于汽車輪胎與路面有摩擦，汽車地盤上可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電。因此，油槽車應(yīng)帶有導(dǎo)電橡膠條或金屬鏈條(在碰撞火花可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的場(chǎng)合，不得使用金屬鏈條)，其一端與油槽車地盤相連，另一端與大地接觸。汽車槽車、鐵路槽車在裝油之前，應(yīng)與儲(chǔ)油設(shè)備跨接并接地；裝、卸完畢先拆除油管，后拆除跨接線和接地線，如圖5-2-1-1所示。2．泄漏導(dǎo)走法增濕增濕就是提高空氣的濕度。這種消除靜電危害的方法應(yīng)用比較普遍。增濕的主要作用在于降低帶靜電絕緣體的絕緣性，或者說增強(qiáng)其導(dǎo)電性，這就減小了絕緣體通過本身泄放電荷的時(shí)間常數(shù)，提高了泄放速度，限制了靜電電荷的積累。加抗靜電劑抗靜電添加劑是特制的輔助劑，加入產(chǎn)生靜電的絕緣材料以后，能增加材料的吸濕性或離子性，從而把材料的電阻率降低，以加速靜電電荷的泄放，消除電荷積累的危險(xiǎn)。使用防靜電劑是消除靜電的有效辦法，但是某一種產(chǎn)品或物料是否允許加入和加入何種類型的抗靜電劑，要根據(jù)物料的工藝狀態(tài)及最終使用目的確定。在電氣制造業(yè)中，一般不使用化學(xué)抗靜電劑，紡織行業(yè)則大量使用各種化學(xué)抗靜電劑。3．靜電中和法感應(yīng)中和器沒有外加電源，一般由多組尾端接地的金屬針及其支架組成。根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的特點(diǎn)，中和器的金屬針可以成刷形布置，可以沿徑向成管形布置，也可以按其它方式布置。自感應(yīng)式靜電消除器是一種最簡(jiǎn)單的消除靜電裝置，它沒有外加電源，由接地的若干支非常尖的針、電刷或作消電電極用的細(xì)電線及其支架等附件組成。如專用于油管上的感應(yīng)式靜電消除器，可使槽車油面電壓由25kV下降為3～4kV，目前在我國(guó)石油化工企業(yè)中已被廣泛使用。該消除器主要由三部分組成：接地鋼管及法蘭、內(nèi)部絕緣管、放電針及鑲針螺栓等，其結(jié)構(gòu)和原理如圖5-2-1-2和5-2-1-3所示。（2）外接電源中和器這種中和器由外加電源產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)帶有靜電的物料通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其上電荷發(fā)生定向移動(dòng)而被中和、泄放。外加電源產(chǎn)生的電場(chǎng)還可以阻止電荷的轉(zhuǎn)移，減緩靜電的產(chǎn)生。同時(shí)，外加高壓電場(chǎng)對(duì)電介質(zhì)也有電離作用，可加速靜電電荷的中和和泄放。（3）放射線中和器這種中和器是利用放射性同位素的射線使空氣電離，進(jìn)而中和和泄放生產(chǎn)物料上積累的靜電電荷。α射線、β射線、丁射線都可以用來(lái)消除靜電。采用這種方法時(shí)，要注意防止射線對(duì)人體的傷害。（4）離子風(fēng)中和法這種方法是把經(jīng)過電離的空氣，即所謂離子風(fēng)，送到帶有靜電的物料中以消除靜電。該方法作用范圍較大，但必須有離子風(fēng)源設(shè)備。4．工藝控制法在存在摩擦而且容易產(chǎn)生靜電的場(chǎng)合，生產(chǎn)設(shè)備宜配備與生產(chǎn)物料相同的材料。在某些情況下，還可以考慮采用位于靜電序列中段的金屬材料制成生產(chǎn)設(shè)備，以減輕靜電的危害。選用導(dǎo)電性較好的材料可限制靜電的產(chǎn)生和積累。（1）材料的選用降低摩擦速度或流速等，可可有效抑制靜電的產(chǎn)生。允許流速與液體電阻率有著十分密切的關(guān)系，并決定于液體性質(zhì)、管道直徑、管道內(nèi)壁光滑程度等條件。（2）限制摩擦速度或流速降低流速，可加快靜電消散過程；在輸送介質(zhì)管道的末端加裝松弛器，可大大降低液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)積累的靜電。進(jìn)行操作前，應(yīng)使液體靜置一定的時(shí)間，使靜電得到足夠的消散或松弛。（3）增強(qiáng)靜電消散過程（4）消除附加靜電在工藝過程中，產(chǎn)生靜電的區(qū)域(如輸送管道)總是不可缺少的環(huán)節(jié)，要想做到不產(chǎn)生靜電是很困難的，甚至是不可能的。但是，對(duì)于工藝過程中產(chǎn)生的附加靜電，往往是可以設(shè)法防止的。例如，在儲(chǔ)油罐內(nèi)，為了避免液體在容器內(nèi)噴射或?yàn)R射，應(yīng)將注油管延伸至容器底部，而且其方向應(yīng)有利于減輕容器底部積水或沉淀物攪動(dòng)，三種比較合理的注油方式如圖5-2-1-4所示。圖5-2-