Защита от электростатического разряда

Опасность возникновения статического электричества проявляется в возможности образования электрической искры и вредном действии его на организм человека. Электризация — это комплекс физических и химических процессов, приводящих к разделению в пространстве зарядов противоположных знаков или к накоплению зарядов одного знака. При статической электризации напряжение относительно земли достигает десятков, а иногда и сотен тысяч вольт. Для воспламенения от электрической искры требуется минимальная энергия, так как малый объем газа от искры нагревается до высокой температура за предельно короткое время.

Вредное воздействие на организм человека статическое электричество оказывает не только при непосредственном его контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженных поверхностей.

Основные способы защиты от статического электричества следующие: заземление оборудования, сосудов и коммуникаций, в которых накапливается статическое электричество; увеличение поверхностной проводимости диэлектрика; увлажнение окружающего воздуха; ионизация воздуха или среды нейтрализатором статического электричества; подбор контактных пар; изменение режимов технологического процесса, использование операторами спецобуви с электропроводящей подошвой и др.

Известные в настоящее время методы и средства защиты, большинство из которых можно использовать в химической промышленности, по принципу работы делятся на методы:

1. не влияющие на сам процесс электризации, но ликвидирующие или снижающие возможность возникновения искровых разрядов;
2. уменьшающие электризацию веществ и материалов;
3. обеспечивающие рассеяние или отвод возникающих электростатических зарядов.

Все современные средства и методы защиты можно сгруппировать по схеме, показанной на рис. 6.3.

К числу основных методов защиты первой группы относится заземление технологического оборудования, тела человека, являющееся наиболее простым, но необходимым средством, поскольку энергия искрового разряда с проводящих незаземленных элементов технологического оборудования во много раз (иногда в сотни) выше энергии разряда с диэлектриков.

Непроводящее оборудование, согласно “Правилам”, считается электростатически заземленным, если в любой его точке в самых неблагоприятных условиях сопротивление по отношению к земле не превышает 107 Ом. Однако в соответствии с проведенными в последние годы в нашей стране исследованиями в области электростатической искробезопасности эта величина может быть увеличена до 5*109 Ом.

Особое внимание необходимо уделять заземлению передвижных объектов или вращающихся элементов оборудования, не имеющих постоянного контакта с землей. Так, различные передвижные емкости, в которые наливают или засыпают электризующиеся материалы, должны быть перед заполнением установлены на специальное заземленное основание или присоединены к заземлителю специальным проводником до того, как будет открыт люк.

Для этих целей используюг специальную антистатическую обувь, антистатические браслеты, халаты. К антистатической относится также обувь с кожаной подошвой. Чтобы обеспечить непрерывный отвод зарядов статического электричества с тела человека или передвижных емкостей, полы в таких помещениях должны быть обязательно электропроводящими, т. е. иметь рv не более 106 Ом*м.

С точки зрения антистатической искробезопасности к таким покрытиям для пола относятся бетон, керамическая плитка, ксилолит, антистатический линолеум.

В отдельных случаях целесообразной является защита оборудования с помощью разрядников, расположенных вне взрывоопасных зон. Регулированием разрядного промежутка можно установить допустимое напряжение пробоя Unp, безопасное для применяемого горючего вещества. Оно может быть рассчитано по формуле

Unp = 0,8Wмин/C, (6.8)

где С — емкость изолированного участка, Ф

Весьма эффективным методом, исключающим образование искровых разрядов или резко уменьшающим их энергию, является метод изменения распределенной емкости, который может быть использован для бункеров-накопителей, содержащих порошкообразные диэлектрические материалы (рис. 6.4).

Размеры ячеек верхней и нижней решеток, которые заземлены так же, как и корпус бункера и тросы, выбирают расчетным методом так, чтобы Wразр была меньше вещества, которым заполняется бункер.

Известно, что процесс образования зарядов статического электричества зависит в основном от градиента скоростей контактирующих материалов, поэтому, уменьшив скорость транспортирования жидкостей, порошкообразных материалов, гранул, а также скорость переработки полимерных материалов, особенно пленочных, можно добиться снижения уровня электризации до безопасных величин. Однако такой способ приводит к значительному ухудшению параметров технологических процессов и оборудования, т.е. к резкому снижению производительности.

Вследствие этого ограничение скоростей применяют только тогда, когда невозможно обеспечить надежную антистатическую защиту другими методами. Это в первую очередь относится к процессам транспортирования мономеров, углеводородных жидкостей, нефтепродуктов. В соответствии с “Правилами”, жидкости с pv < 10s Ом*м можно перекачивать со скоростью до 10 м/с, с pv до 109 — до 5 м/с, а при pv >109 допустимая скорость транспортирования не должна превышать 1,2 м/с. Однако эта скорость может быть увеличена с помощью специальных расчетов, методика которых изложена в РТМ 6-28-007-78 “Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения в емкости”.

Для увеличения производительности технологического оборудования скорость ограничивают не на всех стадиях процесса, а только перед заполнением приемных емкостей, бункеров и резервуаров. Слив осуществляют в релаксационные емкости, представляющие собой заземленные участки трубопровода увеличенного диаметра и находящиеся у входа в приемную емкость.

Для сильно электризующихся жидкостей перед релаксационной емкостью могут быть установлены специальные нейтрализаторы статического электричества (НСЭ) игольчатого или струнного типа. Такие нейтрализаторы могут быть использованы и отдельно.

СИЗ ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Статическое электричество, как правило являющееся результатом трения, явление довольно-таки безобидное для человека. Однако, в случае его возникновения в определенных условиях, последствия могут быть весьма опасными. Ряд технологических процессов (работа с ГСМ, газом, взрывоопасное производство и тому подобные) должны исключать риски образования искр даже от статического электричества.

Помимо создания угрозы пожара или взрыва, статическое напряжение может отрицательно влиять на технологический процесс. Например, при производстве микросхем.

Давайте остановимся на выборе СИЗ для этих опасных или деликатных процессов.

Статическое электричество генерируется, когда объекты состоящие из разнородного вещества движутся относительно друг друга. Если один из объектов непроводящий, например, тележка с резиновыми колесами, электрический заряд может накапливаться и вызывать искры. Искра возникнет при появлении разности потенциалов между контактирующими поверхностями.

Чтобы предотвратить образование статических зарядов или отвести заряды, генерируемые на объекте, необходимо обеспечить его заземление. Заземление инструмента или электрической системы означает намеренное создание пути с низким сопротивлением, который соединяется с землей. Это предотвращает накопление напряжения.

Вполне реальную опасность для взрыво- и пожароопасных условий представляет статические заряды накапливаемые на сотрудниках, контактирующих с движущимися диэлектриками. Энергия заряда таких искр может составлять от 2,5 до 7,5 мДж. Этой энергии бывает достаточно, чтобы произошло воспламенение пыли, не говоря уже о горючей среде.

В соответствии с ГОСТ Р 53734.4.9-2012 (МЭК 61340-4-9:2010) Электростатика. Часть 4.9. Методы испытаний для прикладных задач. Одежда.

Антистатическая одежда может подавлять или иным способом влиять на генерируемое одеждой, находящейся под нею, электрическое поле. Тем не менее, если одежда не заземлена, на проводящих или рассеивающих поверхностях может накапливаться заряд, превращая одежду в источник заряда.

Заземляемая антистатическая одежда может обеспечивать больший уровень подавления, если ткань с низким сопротивлением заземлена.

Система заземляемой одежды обеспечивает заземление, которое подавляет электрическое поле от носимой под антистатической одеждой неантистатической одежды и связывает кожу человека с определенной точкой заземления. Заземляемые системы антистатической одежды также могут быть использованы совместно с непрерывными или постоянными системами мониторинга, похожими на непрерывный мониторинг заземляющих браслетов в защищенных от статического электричества помещениях.

ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования. В зависимости от назначения делит средства индивидуальной защиты от статического электричества на:

• Специальную одежду антиэлектростатическую.
• Специальную обувь антиэлектростатическую;
• Предохранительные приспособления антиэлектростатические (кольца и браслеты);
• Средства защиты рук антиэлектростатические.

Защитные свойства обеспечиваются за счет применения токопроводящих материалов.

Для изготовления антиэлектростатической специальной одежды должны применяться материалы с удельным поверхностным электрическим сопротивлением не более 10⁷ Ом. (10 МОм)

Сопротивление подошвы специальной обуви от 10⁶ до 10⁸ Ом (от 1 МОм до 100 МОм)

Антиэлектростатические кольца и браслеты должны обеспечивать электрическое сопротивление в цепи человек – земля от 10⁶ до 10⁷ Ом (от 1 МОм до 10 МОм).

Давайте рассмотрим риски и возможные способы защиты от статического электричества на примере пластиковой трубы

Статический заряд на пластиковой трубе может создаваться трением во время физического воздействия на трубу при ее хранении, транспортировке, монтаже или ремонте. Кроме того, поток среды (газа) в подключенной пластиковой трубе, содержащий твердые частицы в виде накипи, ржавчины или грязи, может так же генерировать статическое электричество. Способствуют накоплению заряда такие элементы как колена труб, клапаны.

Рекомендуемыми мерами предосторожности будут:

1. Использование заземленного ленточного проводника, намотанного вокруг трубы или проложенного в контакте со всем участком трубопровода.
2. Использование заземленных инструментов.
3. Использование соответствующих средств индивидуальной защиты.

Организация молниезащиты промышленного предприятия

При превышении напряженностью электрического поля атмосферы критического значения возникает разряд, сопровождающийся ярким свечением — молнией и звуком (громом). Сила тока в канале молнии достигает 200 000 А, температура составляет 6000—10000 °С и более, время существования молнии 0,1—1 с.

Различают первичные проявления молнии (прямой удар) и вторичные проявления в виде электростатической и электромагнитной индукции. Прямой удар молнии может вызвать пожар и произвести разрушение сооружений. Вторичные проявления молнии опасны тем, что возможно искрение, которое устраняется посредством заземления всех металлических элементов.

Устройство, служащее для защиты объекта от прямых попаданий молнии, называется молниеотводом Он принимает удар молнии на себя и отводит ток в землю. Молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Молниеприемники могут быть стержневыми, тросовыми (антенными), сетчатыми. Все здания и сооружения по степени требований к молниезащите делятся на три категории в зависимости от назначения и технологических особенностей объекта по степени пожаро- и взрывоопасности.

I категория — это здания (сооружения), отнесенные к зонам классов B-I и В-II. Молниезащита таких объектов предусматривается независимо от средней грозовой деятельности и места расположения объекта на территории России.

II категория — это здания (сооружения) зон классов В-Ia и В-IIа; молниезащита здесь выполняется при грозовой деятельности 10 ч в год и более.

III категория — это здания (сооружения) зон классов П-I, П-II и П-IIа, а также открытые зоны классов П-III. Молниезащита этих объектов предусматривается в местностях с грозовой деятельностью 20 ч в год и более.

Защитное действие молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимается пространство, защищенное с определенной вероятностью от попадания молнии. Граница зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом высотой до 60 м, определяется образующими двух конусов, высоты которых равны 0,8Н и Н, где Н — высота стержневого молниеотвода, м; а радиусы этих конусов соответственно равны 0,75Н и 1,5Н.

Оптимальное расстояние между двумя спаренными стержневыми молниеотводами следует принимать равным двум-трем высотам одного молниеотвода. Молниеприемники и токоотводы должны иметьсечение не менее 50 мм2, они должны соединяться с заземлителями кратчайшим путем и не иметь петель и острых углов, которые могут быть источниками искровых и дуговых разрядов.

Величина импульсного сопротивления заземлителя не может быть замерена приборами и определяется по известным значениям сопротивления растеканию тока из таблиц.

Тросовые молниеотводы выполняют из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм.