Условия возникновения статического электричества и накопления зарядов. Защита от статического электричества.

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолированных проводниках. Электризация определяется природой вещества. Все вещества можно разделить на три группы:

1) проводники (удельное электрическое сопротивление р_v< 10⁶ Ом-см). Время релаксации (рассеивания) электрического заряда t < 10 сек. Такие вещества электризоваться не способны. Это металлы, сажи, электролиты;

2) антистатические вещества (р_v <10¹⁰ Ом-см). Время релаксации электрического заряда t до 1 сек. Эти вещества электризоваться не способны, но и заряд другого тела через них отведен быть не может. Это бумага, древесина, стекло и др.;

3) диэлектрики (р_v > 10¹⁰ Ом-см). Время рассеивания заряда (более 10⁶-10⁸ сек. Это - бензол (р_v - 10¹⁵ Ом-см), керосин (р_v 10¹⁵ Ом-см), эфир (р_v = 10¹⁴ Ом-см), все виды пластмасс, полиэтилен (р_v = 10¹⁷Ом-см), янтарь (р_v = 10¹⁹Ом-см), сапфир (р_v - 10¹⁹Ом-см), воздух (р_v = 10²² Ом-см). Эти вещества способны электризоваться.

Процесс электризации относится к поверхностным явлениям. На поверхности раздела двух веществ (сред) возникает двойной электрический слой, для твердых тел — за счет контактной разности потенциалов, для жидкостей - за счет взаимного притяжения ионов жидкости и воздуха. Возникающий двойной электрический слой в этом случае называется адсорбционным двойным электрическим слоем. Если на поверхности раздела двух твердых тел присутствует влага, то возникает электролитический двойной электрический слой. Процесс генерации зарядов статического электричества начинается в момент отрыва контактирующих поверхностей одна от другой. Будет ли статическое электричество на поверхностях, зависит от того, что будет происходить быстрее, генерация или рассеивание.

Преимущественно рассеивание происходит за счет проводимости материалов, среды, но в реальных условиях рассеивание может происходить и за счет газового разряда. Интенсивность электризации зависит: от скорости разделения двойного электрического слоя (скорость движения, перемещения), электрического состояния контактирующих поверхностей (соотношения диэлектрических постоянных), процесса заряжения за счет ориентации диполей (чем выше коэффициент трения, тем электризация выше), площади контакта (чем меньше частицы, тем больше их поверхность и выше электризация), влияния внешнего электрического поля (заряжение по индукции).

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества происходит в следующих случаях:

• при наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, сероуглерода, бензола, бензина, толуола, этилового и метилового спирта) в незаземленные резервуары, цистерны и другие емкости. Электростатический потенциал достигает 18000-20000 В (при свободном падении струи жидкости в наполняемые сосуды и большой скорости истечения жидкостей);

• во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли, или по резиновым шлангам (с увеличением скорости истечения жидкости величина заряда увеличивается);

• при выходе из сопел сжиженных или сжатых газов, особенно если в них содержится тонко распыленная суспензия или пыль;

• во время перевозки жидкостей в незаземленных цистернах и бочках;

при фильтрации через пористые перегородки или сетки;

• при очистке тканей, загрязненных диэлектрическими жидкостями, и тому подобных процессах;

• при движении пылевоздушной смеси в незаземленных трубах и аппаратах (пневмотранспорте, при размоле, просеивании, аэросушке, процессах в кипящем слое и т. п.);

в процессах перемешивания веществ в смесителях;

при механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную;

во время трения трансмиссионных ремней (прорезиненных и кожаных диэлектриков) о шкивы. Электростатический потенциал достигает порядка 70 000-80 000 В;

Методы защиты от статического электричества можно сгруппировать по следующему принципу:

уменьшение интенсивности генерации зарядов;

рассеивание зарядов за счет проводимости материала, проводимости окружающей среды;

• создание условий, исключающих электростатический разряд;

• создание условий, исключающих воспламенение.

Уменьшение интенсивности генерации зарядов может быть достигнуто: за счет уменьшения скоростей разделения; за счет применения материалов, дающих электризацию разных знаков; за счет уменьшения поверхностей контакта.

Рассеивание электростатических зарядов путем уменьшения электрического сопротивления материала достигается:

• методом увлажнения, при этом влажность окружающей среды должна быть выше влажности материала, а материал должен адсорбировать влагу;

• антистатической обработкой материалов. Проводимость повышается за счет веществ, дающих носителей электрических зарядов вне зависимости от внешних условий (добавки к топливу, лакам, клеям и т. д.); введением проводящих наполнителей (сажи, металлы). Недостаток этого метода - меняются свойства материалов;

• антистатической обработкой поверхности материалов веществами, которые сами не проводящие, но способствуют сорбции влаги на поверхности.

Для рассеивания электростатических зарядов путем увеличения проводимости окружающей среды применяют нейтрализаторы статического электричества: индукционные; высоковольтные на напряжения 5-10 кВ; радиоизотопные.

Наиболее эффективны а-ионизаторы. Выпускаются серийно, пожаро- и взрывобезопасны.

Создание условий, исключающих электростатические разряды, достигается путем заземления оборудования с целью не допустить накопления зарядов на проводящем объекте. На процесс электризации заземление оборудования повлиять не может.

Создание условий, исключающих воспламенение достигается путем удаления образующихся взрывоопасных смесей системами вентиляции и аспирации. 

Заземление технологического оборудования является наиболее простым и надежным способом защиты от статического электричества. Оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление утечке тока не превышает 10⁶ Ом.

Заземляются смесители, красконагнетательные бачки, газо- и воздухопроводы воздушных и газовых компрессоров, пневмосушилки, воздухопроводы пневмотранспорта (особенно синтетических материалов), сливо-наливные устройства, резервуары, емкости и другие аппараты и устройства, в которых возникают опасные потенциалы статического электричества. Резиновые шланги с металлическими наконечниками, предназначенные для налива в цистерны, бочки, бутылки и т. п., заземляют медным многожильным проводом, обвитым по шлангу снаружи с шагом 10 см или пропущенным изнутри, с припайкой одного конца к металлическим заземленным частям продуктопровода, а другого - к наконечнику шланга. Аналогичное заземление должно быть у шлангов между красконагнетательными бачками и воздухопроводами и между красконагн-ными бачками и пистолетами-распылителями лака, красок.Налив жидкостей свободно падающей струей не допускается. Наливная трубка удлиняется до дна приемного сосуда с направлением струи вдоль его стенки. Жидкость, как правило, должна подаваться в сосуд ниже уровня содержащегося в ней остатка жидкости. При первоначальном наполнении жидкость подается со скоростью, не превышающей 0,5-0,7 м/с.При разливе жидкостей диэлектриков в сосуды из токонепроводящих материалов (стеклянные, эмалированные и др.) применяют воронки из эл-проводящ материала, которые надежно заземляют.

Для предотвращения накопления зарядов статического электричества на рабочих, обслуживающих оборудование, которое генерирует статическое электричество, применяют устройство проводящих полов, антистатическую обувь. Проводимость такой обуви должна быть менее 107 Ом-см. Обычно токопроводящая обувь имеет подошвы из кожи, токопроводящей резины или подошвы, прибитые заклепками из не искрящего при трении металла. Полы с удельным электрическимсопротивлением не выше 106 Ом-см считаются электропроводящими, к ним относятся бетонные толщиной до 3 см, пенобетонные, резиновые с пониженным сопротивлением и др.

Заземляющие устройства для защиты от статического электричества должны выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ. Сопротивление заземляющего устройства для защиты от статического электричества допускается до 100 Ом в связи с малой величиной разрядного тока (микроамперы). Для дополнительного снижения электрического сопротивления заземляющего устройства разрешается использование заземленных металлоконструкций и различных трубопроводов с невзрывоопасными средами.Внутрицеховые заземляющие устройства для защиты от статического электричества должны выполняться в виде контура заземления, который прокладывается открыто. Все соединения токоотводов заземляющих устройств осуществляются сваркой.

26. Нормирование шума и вибрации. Приборы для измерения шума и вибрации.При нормировании шумовых характеристик рабочих мест, как правило, регламентируют общий шум на рабочем месте не зависимо от числа источников шума в помещениях и характеристик каждого в отдельности. В условиях производства в большинстве случаев технически трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных (комфортных), а из терпимых условий, т.е. таких, когда вредное действие шума на человека не проявляется или проявляется не значительно. Допустимые шумовые характеристики рабочих мест в нашей стране регламентируются ГОСТ 12.1.003 -83 "Шум. Общие требования безопасности" и СН 9 -86 РБ 98 "Шум на рабочих местах. Предельно допустимые уровни". При постоянном шуме на рабочем месте нормируется уровень звукового давления (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц при непрерывном действии шума не менее 4 ч за рабочую смену. Для ориентировочной оценки шумовой хара ктеристики рабочих мест (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимых мер для шумопоглощения и др.) допускается за шумовую характеристику рабочего места при постоянном шуме принимать уровень звука в дБ, измеряемый по шкале А шумомера (уровень звука дБА). Нормируемыми параметрами непостоянного шума на рабочих местах являются эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА и максимальный уровень звука. ПДУ должны приниматься для тонального и импульсного шума, а также для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции или воздушного отопления на 5 дБ меньше значений, указанных в нормах. Максимальный уровень звука для колеблющегося и прерывистого шума не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума – 125 дБА. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнем звука или уровнем звукового давления в любой октавной полосе свыше 135 дБА (дБ). Для измерения и анализа шума применяют шумомеры, частотные анализаторы, самописцы, осциллографы и другие приборы. В большинстве случаев при измерениях шума можно ограничиться шумомером и частотным анализатором (полосным фильтром). Шумомеры измеряют уровень звукового давления, а в комплекте с частотным анализатором определяют и частотный состав (спектр) шума, т.е. распределение звуковой энергии по октавным полосам. Принцип действия шумомера основан на преобразовании звуковых колебаний, воспринимаемых микрофоном, в электрическое переменное напряжение, величина которого пропорциональна уровню звукового давления. Для измерения шума используют приборы ВШВ- 003 (измеритель шума и вибрации), ШВК- И (шумо-виброизмерительный комплекс). Для измерения только уровня звука без частотного анализа используют шумомеры Шум -1М, ШМ- 1. Гигиенические допустимые уровни вибрации регламент ирует ГОСТ 12.1.012-78 "Вибрация. Общие требования без опасности", СН 9- 89 РБ 98 "Вибрация производственная общая. Предельно допустимые уровни" и СН 9 - 90 РБ 98 " Вибрация производственная локальная. Предельно допус тимые уровни". Нормируемыми параметрами постоянной вибрации являются: средние квадратические значения виброускорения и виброскорости, измеряемые в октавных (третьоктавных) полосах частот, или их логарифмические уровни; корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости или их логарифмические уровни. Нормируемыми параметрами непостоянной вибрации являются эквивалентные (по энергии) корректированные по частоте значения виброускорения и виброскорости или их лог а рифмические уровни. Для контроля уровня вибраций применяют виброметр ВМ - 1 с октавным фильтром ФЭ-2, прибор ВШВ-003, ШВК-И и другие приборы. Таким образом в производственных условиях с целью предотвращения вредного воздействия шума и вибрации на организм человека необходимо всегда добиваться, чтобы уровни шума и вибрации не превышали допустимых значений.
27. Огнегасительные вещества и составы. Тушение пожаров водой и водяным паром.Эффективность пожаротушения зависит от способа, вещества и средства пожаротушения. При этом необходимо учитывать условия протекания процесса горения, физико-химические и химические свойства горючих веществ, их свойства по пожаро-и взрывоопасности, дисперсность, а также метеорологические условия (атмосферные осадки, ветер) и ряд других факторов. Существенную роль играет также место очага горения. В зависимости от того, где происходит горение –в помещении, внутри аппарата или на открытом воздухе применяются и различные вещества, средства и способы пожаротушения. При выборе вещества для пожаротушения необходимо учитывать его совместимость с горящим материалом, т.е. исключать возникновение взрыва, выделение ядовитых веществ и т.п. Наиболее широко применяемым огнетушащим веществом является вода. ВОДА КАК ОГНЕТУШАЩЕЕВЕЩЕСТВО Вода по сравнению с другими огнетушащими веществами имеет небольшую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ; Вода отличается достаточной термической стойкостью (свыше 1700°С), превышающей стойкость многих других огнетушащих веществ. Кроме того, вода обладает тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горения. Смачиватели. Для повышения проникающей способности воды снижают ее поверхностное натяжение. Для этого в воду вводят смачиватели типа пенообразователей. При понижении поверхностного натяжения воды в два раза резко улучшается ее огнетушащее действие, причем требуемый расход воды уменьшается примерно в 2-2,5 раза и одновременно сокращается время пожаротушения. Воду нельзя применять для тушения ряда органических жидкостей, которые всплывают и продолжают гореть на поверхности воды. Также при тушении водой электрооборудование необходимо обесточить. 188 ОГНЕТУШАЩИЕ ПЕНЫ. Для тушения легковоспламеняющихся жидкостей применяют пену – смесь газа с жидкостью. Пены представляют собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ; пузырьки газа заключены в тонкие оболочки – пленки из жидкости. Огнетушащие свойства пены определяются ее стойкостью, кратностью, дисперсностью и вязкостью. НЕГОРЮЧИЕ ГАЗЫ И ИНЕРТНЫЕ РАЗБАВИТЕЛИ. Для предупреждения взрыва при скоплении в помещении горючих газов или паров наиболее эффективный способ защиты – создание среды, не поддерживающей горения. Это достигается при применении в качестве средств пожаротушения инертных разбавителей – диоксида углерода, азота, аргона, водяного пара, дымовых газов и некоторых галогенсодержащих веществ. Инертные разбавители снижают скорость реакции, так как часть тепла расходуется на их нагрев. Водяной пар(технологический и отработанный) используют для создания паровоздушных завес на открытых технологических установках, а также для тушения пожаров в помещениях малого объема. Огнегасительная концентрация пара составляет около 35 % (об.). ГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДНЫЕ СОСТАВЫ. Огнегасительные средства на основе галогенуглеводородов относятся к ингибирующим или флегматизирующим средствам, так как тушение происходит в результате торможения химических реакций. Наиболее эффективное действие оказывают бром, фтор-производные метана и этана.. ТВЕРДЫЕ ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА Для ликвидации небольших загораний, не поддающихся тушению водой или другими огнетушащими веществами, применяют различные порошковые составы. Принцип тушения порошковыми составами заключается либо в изоляции горящих материалов от доступа к ним воздуха, либо в изоляции паров и газов от зоны горения. Порошковые составы обладают следующими преимуществами: высокая огнетушащая эффективность, универсальность, возможность тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением, а также использования при минусовых температурах. Порошковые составы применяют для тушения металлов и металлоорганических соединений, пирофорных веществ, для тушения газового пламени. Порошковые составы не лишены недостатков: это слеживаемость и комкование. КОМБИНИРОВАННЫЕ СОСТАВЫ. Как показывает практика, перспективный путь повышения эффективности пожаротушения – одновременное применение разных огнетушащих составов, что позволяет сочетать различные свойства огнетушащих веществ. К комбинированным составам относятся водогалогенуглеводородные эмульсии.
28. Источники шума и вибрации. Влияние шума и вибрации на организм человека.

Характер шума зависит от вида источника. Шум можно подразделить: а) на механический, возникающий в результате движения отдельных деталей и узлов машины(особенно значительный при неисправности механизмов или механизмов с неуравновешенными массами и т. д.), например, работающие металлообрабатывающие станки; б) ударный, возникающий при некоторых технологических процессах: ковке, штамповке, клепке; в) аэро(гидро)динамический, возникающий при больших скоростях движения газов, паров, жидкости, например шум газовых струй реактивных двигателей, шум, возникающий при всасывании воздуха компрессорными установками, и др. По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую и локальную. Общая вибрация– вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека. Локальная вибрация– вибрация, передающаяся через руки человека, воздействующая на ноги сидящего человека или предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями. Общая вибрация в зависимости от источника ее возникновения подразделяется: • на общую вибрацию1-й категории– транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности (тракторы, самоходные машины, грузовые автомобили); • общую вибрацию2-й категории– транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, гор-ных выработок(экскаваторы, краны промышленные и строительные, напольный производственный транспорт), а также на рабочих места водителей легковых автомобилей и автобусов; • общую вибрацию3-й категории– технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибра-ции(станки, кузнечно-прессовое оборудование, электрические маши-ны, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вен-тиляторы и др.). Общую вибрацию категории3 по месту действия подразделяют на следующие типы: а) на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий; б) на рабочих местах складов, столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещений, где нет машин, генерирующих вибрацию; в) на рабочих местах административных и служебных помещений заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских поме-щений, рабочих комнат и других помещений для работников умственного труда. Локальная вибрация в зависимости от источника возникновения подразделяется на передающуюся от ручных машин с двигателем или ручного механизированного инструмента; органов управления машин и оборудования; ручных инструментов без двигателей и обрабатываемых деталей. Влияние шума и вибрации на организмПовышение уровня шума и вибрации на рабочих местах оказывает вредное воздействие на организм человека. В результате длительного воздействия шума нарушается нормальная деятельность сердечно -сосудистой и нервной си с темы, пищеварительных и кроветворных органов, развивается профессиональная тугоухость, прогрессирование которой может привести к полной потере слуха. Вибрация воздействует на центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, органы равновесия (вестибулярный аппарат), вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевание суставов. Длительное воздействие вибрации вызывает профессиональное заболевание –вибрационную болезнь, эффективное лечение которой возможно лишь на ранних стадиях, причем восстановление нарушенных функций протекает крайне медленно, а при определенных условиях в организме могут наступить необратимые процессы, приводящие к полной потере трудоспособности. Под влиянием интенсивного шума и вибрации наступают повышенная утомляемость и раздражительность, плохой сон, головная боль, ослабление памяти, внимания и остроты зрения, что ведет к снижению производительности труда (в среднем на 10 -15 %) и часто является причиной травматизма.