Небезпека статичної електрики
Небезпека статичної електрики розглядають в трьох аспектах:
А) іскрові розряди статичної електрики можуть призвести до вибуху та пожежі;
Б) Електричне поле і іскрові розряди мають шкідливий вплив на людину;
В) Статична електрика може негативно впливати на технологічний процес, вибувши брак продукції, знижуючи продуктивність обладнання, створюючи перешкоди в роботі радіоелектронної апаратури.
Іскрові розряди становлять головну небезпеку статичної електрики. Вони виникають в тих випадках, коли напруженість електростатичного поля досягає або перевищує електричну міцність діелектрика (для повітря 30 кВ / см). При певному значенні енергії іскри можуть займатися парогазоповітряні або горючі пилоповітряні суміші, що мають місце в навколишньому просторі. Такий стан об'єкта вважається електростатично іскронебезпечних. За ГОСТ 12.1.018-93 електростатична іскронебезпечних - це можливість виникнення в об'єкті або на його поверхні розрядів статичної електрики, здатних запалити об'єкт, навколишнє або проникаючу в нього середу.
Для займання багатьох газо- і пароповітряних горючих сумішей потрібна енергія іскри 0,2-0,5 мДж; енергія займання пилоповітряних сумішей на один-два порядки більше. Практично при напрузі 3 кВ від іскрового розряду можуть займатися майже всі газо- та пароповітряні суміші, а при 5 кВ - велика частина пилоповітряних сумішей.
Розряди статичної електрики у виробництвах, де утворюються або використовуються вибухонебезпечні горючі суміші, стали причиною численних вибухів і пожеж із значним матеріальним збитком і травматизмом. Щоб уникнути вибуху і пожежі необхідно домагатися електростатичного іскробезпеки об'єкта. За ГОСТ 12.1.018-93 це стан об'єкта, при якому виключається можливість виникнення пожежі або вибуху від розрядів статичної електрики.
Електростатична искробезопасность об'єкта досягається при виконанні співвідношення:
де W - максимальна енергія розрядів, які можуть виникнути усерединi об'єкта його поверхні, Дж;
k - коефіцієнт безпеки, який вибирається з умов допустимої (безпечної) імовірності запалювання; в разі неможливості визначення ймовірності його приймають рівним 0,4;
Wmin - мінімальна енергія запалювання речовин та матеріалів, Дж.
Як видно з (5), безпека забезпечується: зниженням іскронебезпечних (зменшенням W) і / або зниженням чутливості об'єкта до запалюючого дії статичного розряду (збільшенням Wmin). У той же час багато технологічних процесів і операції суперечать співвідношенню (5). Так легкозаймисті та горючі рідини (ЛЗР і ГР) з одного боку, є діелектриками, що сприяє інтенсивної електризації (збільшення W), а з іншого боку, є пожежовибухонебезпечними речовинами, витоку яких з апаратів і трубопроводів утворюють горючі суміші в небезпечних концентраціях (Wmin зменшується ). Інший приклад: наповнення ємності нафтопродуктами вільно падаючої струменем призводить до їх розбризкування і перемішування, що збільшує швидкість випаровування рідини і утворення небезпечних концентрацій парів (зменшується Wmin) і одночасно збільшується інтенсивність електризації (збільшується W).
Заряди статичної електрики можуть накопичуватися на людях. Це відбувається при контактуванні з матеріалами і виробами, що володіють високими діелектричними властивостями (синтетичні підлоги, килимові доріжки; взуття з неелектропроводящімі підошвами; одяг і білизна з вовни, шовку, штучного волокна). У цих умовах потенціал тіла людини, ізольованого від землі, може досягати 15 кВ і більше. При контакті наелектризованого людини з заземленим предметом виникає іскровий розряд, якій у вибухонебезпечному середовищі може викликати вибух і пожежа.
Для людини іскровий розряд безпосередньої небезпеки не представляє, тому що розрядний струм становить мізерну величину. Залежно від величини накопиченого потенціалу іскровий розряд відчувається людиною як легкий укол (при 5. 7кв), гострий укол (при 7. 12кВ), легка судома (при 12. 25 кВ), середня судорога (при 25. 35кВ), гостра судома (при 35. 40кВ). Укол або судома можуть викликати різкі рефлекторні рухи і, як наслідок, падіння з висоти, попадання в небезпечну зону обладнання тощо. Постійне відчуття уколів або судом дратує нервову систему людини, створює психологічний дискомфорт, знижує працездатність.
Крім іскрових розрядів, на людину шкідливий вплив надає електростатичне поле, викликаючи функціональні зміни з боку нервової, серцево-судинної та інших систем організму. Це виражається в погіршенні загального самопочуття, головний біль, болях в області серця. Крім того, пил і шкідливі речовини, набуваючи заряд в електричному полі, легше проникають в організм. Ступінь негативного впливу електростатичного поля на людину залежить від напруженості поля і тривалості перебування в ньому людини. У зв'язку з цим зазначені параметри нормуються відповідно до ГОСТ 12.1.045-84 "ССБТ. Електростатичні поля. Допустимі рівні на робочих місцях і вимоги до проведення контролю », а також з СН 1757-77« Санітарно-гігієнічні норми допустимої напруженості електростатичного поля »
Нормування параметрів СЕ
Допустимі рівні напруженості електростатичних полів (Од. КВ / м) встановлюються в залежності від часу перебування персоналу на робочих місцях (t, ч). Гранично допустимий рівень напруженості електростатичного поля встановлюється рівним ЄПС = 60 кВ / м протягом часу t = 1ч. При напруженості поля менше 20 кВ / м час перебування в ньому не регламентується. При часу впливу поля понад 1 ч до 9 год величину Од. кВ / м визначають за формулою:
В діапазоні напруженостей поля від 20 до 60 кВ / м допустимий час перебування в ньому персоналу, без засобів захисту (витребування. Ч) визначається за формулою:
де Е - фактичне значення напруженості електростатичного поля, кВ / м.
Контроль напруженості електростатичних полів проводиться при прийомі в експлуатацію нових установок постійного струму високої напруги; при введенні нового технологічного процесу, що супроводжується електризацією матеріалів; при організації нового робочого місця; в порядку поточного нагляду за діючими електроустановками і технологічними процесами. Напруженість електростатичного поля контролюється на рівні голови і грудей працюють в їх відсутність, не менше 3 разів. Визначальним є найбільше значення виміряної напруженості. Для вимірювання напруженості електростатичного поля використовуються прилади вітчизняного виробництва ІНЕП - 20Д і ВЕЗ-П.
Засоби захисту від статичної електрики повинні застосовуватися відповідно до ГОСТ 12.4.124-83 "ССБТ. Засоби захисту від статичної електрики. Загальні технічні вимоги ». Застосування засобів захисту працюючих обов'язково в тих випадках, коли фактичні рівні напруженості або часу впливу полів перевищують значення, відповідні формулами (6) і (7).
Заходи захисту від іскрових розрядів статичної електрики спрямовані на запобігання виникненню і накопичення статичних зарядів і на усунення вже утворилися зарядів. Здійснення цих заходів обов'язково у вибухо- і пожежонебезпечних зонах, класів BI, B-Ia, B-Iб, В-П, В-Па, П-I, П-П (Правила улаштування електроустановок - ПУЕ, видання 6, гл. 7.3 , 7.4). Поза зазначених зон захист здійснюють в тих випадках, коли статична електрика негативно впливає на технологічний процес або становить небезпеку для працюючих.
Відповідно до ГОСТ 12.4.124-83 засоби колективного захисту від статичної електрики за принципом дії поділяються на такі види:
Найбільш простий і часто застосовується мірою захисту є заземлення обладнання, на якому можуть виникати і накопичуватися електростатичні заряди. Заземлення підлягають всі металеві і електропровідні неметалеві частини устаткування.
Для заземлення неметалевих об'єктів їх поверхню покривають електропровідними емалями або металевою фольгою і приєднують до заземлювача. Наприклад, трубопровід з діелектричного матеріалу з проводять покриттям приєднується до заземлювальних провідників за допомогою металевих хомутів.
Зазвичай заземлюючих пристроїв для захисту від статичної електрики об'єднують з пристроями захисного заземлення електроустановок, що виконується відповідно до вимог ПУЕ. Якщо ж заземлюючих пристроїв призначене тільки для відводу в землю електростатичних зарядів, то його опір розтіканню не повинно перевищувати 100 Ом. Неметалічне обладнання вважається електростатично заземленим, якщо опір будь-якій його точки щодо контуру заземлення не перевищує 10 7 Ом. Агрегати, трубопроводи, вентиляційні повітроводи та інше обладнання, що утворить технологічну лінію, повинні являти собою безперервний ланцюг, яка в межах цеху приєднується до заземлювача не менше ніж у двох точках.
Викладені вище вимоги знаходять відображення у відомчих правилах. Наприклад, відповідно до ВГШБ 01-04-98 «Правила пожежної безпеки для підприємств і організацій газової промисловості» для захисту від розрядів статичної електрики вся металева апаратура, резервуари, газопроводи, нафтопроводи та інші пристрої, розташовані як усередині приміщень, так і поза ними і містять ЛЗР та ГР (легкозаймисті та горючі рідини) повинні бути заземлені.
Естакади для трубопроводів слід на початку і в кінці, а також через кожні 300 м з'єднувати з проходять по ним трубопроводами і заземлити. При транспортуванні і наливанні зріджених вуглеводневих газів, ЛЗР і ГР, на всьому протязі системи транспортування повинна забезпечуватися безперервна токопроводящая ланцюг, замкнута на яку заповнюють ємність і естакаду. Для заземлення слід використовувати гнучкий мідний провідник перерізом не менше 16 мм 2. Заземлення пересувних об'єктів, що піддаються статичної електризації, здійснюється за допомогою коліс з струмопровідної гуми, а також за допомогою металевих ланцюгів, що контактують з землею.
Заземлення виконується у всіх випадках, незалежно від застосування інших заходів захисту.
Зниження рівня електростатичних зарядів можна домогтися шляхом іонізації, що електризується, або середовища поблизу його поверхні. Для цієї мети застосовуються нейтралізатори, які за принципом іонізації діляться на індукційні, високовольтні, променеві, аеродинамічні.
Для зменшення інтенсивності утворення електростатичних зарядів застосовують заходи, спрямовані на зниження питомої поверхневого # 961; s. або об'ємного # 961; v електричного опору матеріалів. Підвищення вологості повітря до 65. 70% значно знижує # 961; s. і практично повністю усуває електризацію гідрофільних матеріалів (деревина, папір, х / б тканину). Це досягається місцевим або загальним зволоженням повітря в приміщенні, якщо це допустимо за умовами виробництва. Однак, якщо електризується матеріали гідрофобні (сірка, парафін, масла), то зволоження повітря не дає ефекту. зниження # 961; s гідрофобних матеріалів може бути досягнуто хімічною обробкою їх кислотами або поверхнево-активними речовинами. Для зниження об'ємного опору дiелектричних рiдин (нафтопродукти, розчини полімерів) в них вводять антиелектростатичних присадки АСП-1, Аккор-1, Сігбол (10-15 г на 100л), що призводить до зниження # 961; v в 1000 разів і більше. Для зниження об'ємного електричного опору твердого діелектрика в його масу вводять антіелектростатікі: ацетиленовий технічний вуглець, алюмінієву пудру, графіт, цинковий пил. Наприклад, полімер, що містить 20% ацетиленового вуглецю, має # 961; v. на 10 порядків нижче, ніж полімер з іншим наповнювачем.
До колективних засобів захисту від статичної електрики можна віднести екранують пристрої, які забезпечують зниження напруженості електростатичного поля і кількості аероіонів в робочій зоні за рахунок їх концентрації в обмеженому обсязі поза цією зоною. Екранують пристрої повинні бути заземлені відповідно до вимог ПУЕ.
У деяких випадках зменшення інтенсивності електризації може бути досягнуто підбором матеріалів контактуючих пар, в результаті взаємодії яких виникають заряди протилежних знаків, або ефект електризації зовсім не проявляється. Наприклад, при терті матеріалу, що складається з 40% нейлону і 60% дакрон, про хромовану поверхню електризація не відбувається.
Зниження інтенсивності електризації можна домогтися зміною параметрів технологічного процесу, наприклад, зменшуючи швидкість руху нафтопродуктів трубопроводами, застосовуючи нижній (а не верхній) налив-слив легкозаймистих рідин в ємності, резервуари. Згідно ВППБ 01-04-98 не допускається наливати зріджені вуглеводневі гази, легкозаймисті та горючі рідини в резервуари, цистерни і тару вільно падаючої струменем.
Налив слід проводити тільки під рівень рідини. Трубопровід, що подає продукт, повинен бути нижче рівня «мертвого» залишку рідини в резервуарі.
При закінченні рідин, що мають # 961; v T> 10 9 Ом х м, в резервуари застосовують релаксаційні ємності, що представляють собою ділянку трубопроводу збільшеного діаметру, що знаходиться біля входу в приймальну ємність і має хороший контакт із землею, що забезпечує стікання заряду в землю.
Для запобігання розрядiв з людини необхідно зменшити електричний опір його одягу, взуття, статі. Для виготовлення спеціальної антиелектростатичною одягу повинні застосовуватися матеріали з # 961; s <10 7 Ом х м. Электрическое сопротивление между токопроводящим элементом специальной антиэлектростатической одежды и землей должно быть от 10 6 до 10 8 Ом. Специальная антиэлектростатическая обувь должна иметь электрическое сопротивление между подпятником и ходовой стороной от 10 6 до 10 8 Ом.