Статическое электричество и меры защиты людей и оборудования при его эксплуатации от зарядов статического электричества

Электрические заряды, накопленные на диэлектриках вследствие трения их друг о друга или о металл, называют статическим электричеством. При трении в местах соприкосновения на поверхности диэлек-трика возникает электрический заряд большой плотности, который вследствие малой электропроводности диэлектрика исчезает весьма медленно.
Электризация возникает также посредством индукции. На металле проявляется электрический заряд противоположного знака, который растекается с равномерной плотностью по его поверхности.
Явления электризации возникают в самых разных условиях: при движении жидкости по трубопроводам; при сливе, наливе, перекачке и переливании жидкости падающей струей; при движении по трубопроводам и выходе из сопла сжатых и сжиженных газов; при перемешивании веществ в смесителях; при фильтрации воздуха и газа; при работе ременных передач, выполненных из различных непроводящих материалов, при измельчении, обработке и транспортировке материалов на органической или полимерной основе и т.п.
Разность потенциалов при электризации диэлектриков может достигать очень высоких напряжений. Так, например, при перекачивании бензина через трубопровод, имеющий изолированный участок, величина потенциалов между изолированным участком трубопровода и землей колеблется в пределах 1460-14600 В.
Накопившаяся энергия представляет большую опасность и может проявиться в виде искрового разряда. Освободившаяся в виде искры энергия 0,01 Дж способна обусловить возникновение пожара и взрыва. Опасность искрового разряда в воздухе возникает уже при напряжении 300 В.
Для выравнивания потенциалов и предотвращения искрения все параллельно идущие трубопроводы, при расстоянии между ними до 100 мм, следует соединить между собой перемычками через 20-25 м.
Каждая система оборудования и трубопроводов должна быть заземлена не менее, чем в двух местах. Наличие заземления необходимо проверять мегомметром или тестером не реже одною раза в шесть месяцев и после каждого ремонта оборудования.
Для снятия электростатических зарядов, возникающих при наливе, перекачке и транспортировке нефтепродукта, все металлические насосы, трубопроводы, цистерны и другие устройства необходимо металлически соединить между собой. Ручные приемники (бочки, бидоны) должны быть хорошо заземлены либо посредством специального соединения, либо плотного контакта с объектом, если конструкция системы, снабжающей нефтепродуктом, сама хорошо заземлена.
При разливе жидкостей-диэлектриков в сосуды из изолирующих материалов (стекла и др.) следует применять воронки из электропроводящего материала, которые заземляются и с помощью медного троса соединяются с подводящим шлангом. Воронка должна достигать дна сосуда, в противном случае конец заземленного троса необходимо пропустить через воронку до дна сосуда, чтобы жидкость стекала по этому тросу.
При защите жидких и газообразных веществ от статического электричества необходимо знать, что более интенсивная электризация характерна для жидкостей, которые имеют более высокое электрическое сопротивление. При электрической проводимости менее 10⁹ Ом/см жидкости склонны к сильной электризации.
Интенсивность электризации прямо пропорциональна скорости подачи жидкого нефтепродукта. Подача сплошной и плавной струей спо-собствует электризации в меньшей степени, чем при свободно падающей струе с разбрызгиванием. Разность потенциалов при свободном падении струи жидкости в емкость, а также при длительном времени и большой скорости истечения жидкостей достигает 18 000-20 000 В.
Наибольшая электризация наблюдается в трубопроводах, изготовленных из низкоуглеродистых сталей. Шероховатость поверхности трубопроводов приводит к завихрениям жидкости при ее движении, из-за чего усиливается электризация нефтепродукта.
Электризация жидкости возникает и усиливается лишь в некоторых наиболее благоприятных для электризации местах (клапаны, насосы, изменения сечения трубопровода). На других участках электризованная жидкость или теряет свои заряды, или только сохраняет полученный заряд.
При наполнении емкостей следует загрузочные трубы доводить до днища; загрузку производить через отверстия с большим поперечным сечением, не допуская соприкосновения струи жидкости со стенками емкости и поверхностью жидкости. При загрузке в пустую емкость, а также если выпускаемое отверстие загрузочного патрубка невозможно погрузить в жидкость, заполнение следует производить со скоростью, не превышающей 0,5-0,7 м/с.
Введение в состав нефтепродуктов антистатических присадок повышает их электропроводность, а следовательно, ослабляет опасные проявления статической электропроводности.
Сливные резиновые шланги с металлическими наконечниками для налива в бочки должны быть заземлены медной проволокой, обвитой по шлангу снаружи с шагом 0,1м или пропущенной внутри, с припайкой одного конца к металлическим частям продуктопровода, а другого - к наконечнику шланга.
Наконечники шлангов должны быть изготовлены из металла (бронза, алюминий), не дающею искры при ударе. Отбор проб жидкостей из емкостей (резервуаров) во время их заполнения или опорожнения запрещается, следует производить лишь после того, как жидкость придет в спокойное состояние.
Значительное накопление статического электричества может происходить на технологическом оборудовании и представляет опасность для окружающих. Для предупреждения возможности опасных искровых разрядов с поверхности оборудования предусматривают следующие меры:
- заземление всех металлических и электропроводящих частей технологического оборудования;
- уменьшение удельного поверхностного электрического сопротивления материаялов-диэлектриков; повышение относительной влажности воздуха до 65 – 70% (если это позволяет условия производства);
- охлаждение электризующих поверхностей до температуры на 10^оС ниже температуры окружающей среды;
- нейтрализация разрядов статического электричества путем ионизации воздуха рабочего пространства (воздействие сильного электрического поля или радиоактивного излучения); - - применение нейтрализаторов коронного разряда;
- применение гидрофильных добавок при возможности увлажнения продуктов и материалов или применение гидрофобных добавок с высокими электропроводными свойствами;
- изменение режима технологического процесса (ограничение скорости транспортировки, обработки, истечения), замена взрыво- и пожароопасных веществ на менее опасные и т.д.
- применение токопроводящих полов.
Покрытие пола и обувь считаются электропроводящими, если сопротивление между электродом, установленным на полу, и землей или между электродом внутри обуви и наружным электродом не превышает 10⁶ Ом/см².
Заряды статическою электричества могут накапливаться на теле человека, особенно при пользовании обувью с непроводящими элек-тричество подошвами, одеждой и бельем из шерсти, шелка и искусственных волокон, при передвижении по непроводящему покрытию пола и при выполнении ряда ручных операций с веществами-диэлектриками.
Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет стечение зарядов, которые накапливаются на теле, и человек длительное время может находиться под большим потенциалом.
Потенциал изолированного от земли тела человека может достигать 7000В и более, а максимальная энергия, освобождающаяся при искровом разряде с него, может составлять 2,5-7,5 мДж. Человек под воздействием электростатических разрядов испытывает неприятные ощущения, удары, теряет равновесие.
При работе со взрывоопасными веществами в стесненных условиях, в помещениях, где возможно образование на теле человека электростатических зарядов, следует избегать ношения одежды из синтетических материалов ( нейлона, перлона и т.п.) и шелка, а также не рекомендуется ношение колец, браслетов, на которых аккумулируются заряды статического электричества.
При выполнении работ в зоне с возможным накоплением статического электричества рекомендуется его отводить при помощи электропроводной обуви, антистатического халата, электропроводной подушки стула, легко снимаемых электропроводных браслетов, соединенных с землей через сопротивление 10⁵ - 10⁷Ом. Хорошими электропроводными свойствами обладают покрытия из бетона, антистатического линолеума, электропроводной резины и т.д.