安全教育教材系列。
执笔:崔宝忠。
审校:张仁平。
批准:张会民。
日期:2023年01月08日。
1.1静电放电现象。
我们对静电现象并不陌生。
在日常生活中,我们常常会碰到这种现象:当你看电视,接触屏幕时会发出“啪”的一声;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱;当你脱下化纤外衣或毛衣时,可以听到“劈啪”的放电声,在黑暗中甚至会看见火花;在干燥的冬天,开汽车门时,会有电击的感觉,这是由于步行时,衣服摩擦积存在人体上的静电对接地导体--汽车放电的缘故。我们在日常生活中所感觉到、听到甚至看到的类似现象,这就是静电放电现象。
现在,静电已成了人们的亲密“伴侣”,人们对这种放电现象已经习惯,并不会有太多的警觉。
但是,静电放电的危害性及静电防护的重要性,在石化行业,却越来越被人们所重视。事实上,静电有关的损害给世界的石化行业带来每年数十亿美元的损失。
1.2科学家对静电的研究。
1.2.1吉尔伯特最早通过实验对静电现象进行系统研究。
科学家吉尔伯特确定琥珀的吸引和磁石的吸引是两种不同的现象:磁石本身就具有吸引力,而琥珀则要经过摩擦;磁石只能吸引有磁性的物体,而摩擦过的琥珀则能吸引任何小物体。吉尔伯特把经过摩擦后能吸引小物体的物体叫做electric,意思是“琥珀体”,这就是西文中“电”的词根的**。
1.2.2杜菲发现“电只有两种”
杜菲则做了许多实验,得出结论:除金属和软材料外的所有物体都能摩擦起电;导体必须用绝缘体架起来才能带电;电有两种,其中一种他称之为玻璃电(就是现在所说的正电),另一种称之为树脂电(即现在所说的负电),这两种电的特点是,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
下面的实验可以证明:被绸子摩擦过的玻璃棒带正电;被干燥的头发(或动物毛皮)摩擦过的橡胶棒带负电,两根带负电的橡胶棒互相排斥,一根带正电的玻璃棒和一根带负电的橡胶棒互相吸引;用塑料梳子摩擦头发,然后可以吸起桌面的碎纸。
1.3 什么是静电?
静电,一般定义为静止未流动的电荷,能够长时间停留在某些物料上。主要是指伴随两个物体的接触和分离等力**动,本来是中性的物体,呈现往正或负某一方面偏移的状态的电荷。
下面为物体带电示意图, 代表正电荷, 代表负电荷。
靠近接触接触分离。
平衡状态接触(电荷移动) ③电荷重新排列 ④因分离带电。
我们知道,物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电的质子组成。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的a原子而进入其他的原子b,a原子因缺少电子数而带有正电现象,b原子因增加电子数而呈现带负电现象。
这种物体表面所带相对静止不动的电荷,我们称之为静电。
原子结构。原子核与电子因电场作用力而紧密连在一起,通过热、光、电磁场、摩擦、电子撞击等吸收能量后,原子添加或失去电子,形成正离子和自由电子,同时分别携带了正负电荷。需要注意的是电子不能够被生产,它们一直出现在原子中!
电荷的一些特性。
电荷不能够被生产或消灭,只能够被转移。
电子电量= -1.6 x 10-19 c
质子电量= +1.6 x 10-19 c
量化**电荷量的产生是不可能的。
一块布料和一片塑胶的摩擦可以促使百万亿电荷的转移。
电荷的相互影响。
这也是造成电子流动的基础!
静电放电:当两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时,静电从一个物件突然流放到另一物件上的现象。
2.1摩擦和接触带电。
主要**:接触+‘摩擦或压力’+分离。
静电不是由摩擦产生的!
许多物料的表面都不够平整或具备足够的柔性,来达到接触/分离所需要产生静电的程度。
摩擦过程增加接触面,接触产生静电。
片状物和粘带具备良好的接触条件,所以较容易产生。
除了增加接触面,摩擦也同时增加分离速度。
摩擦过程所产生的热能使离子(电子)的活性增加,容易向其他物体转移,增加电荷的迁移程度。
“接触生电” 较“摩擦生电”的观念较为正确!
摩擦带电按以下的带电序列呈现正或负的倾向性表示是:
金属的带电序列是:
非金属的带电序列是:
需要说明的是,在同一静电序列中,前后两种物质紧密接触时,前者失去电子带正电,后者得到电子带负电。
比如:用绢与橡胶棒摩擦时,绢可以带上“+”电,但绢与玻璃摩擦时,却戴上“-”电。
另外,带电序列两端的物质,比如说石棉与聚四氟乙烯摩擦可以产生很大的电量。
2.2剥离带电。
两个接触非常紧密的物质,在外力作用下突然分开,由于剥离的原因使物体带电。
物质间相互传送电荷并按照带电序列极性带上电荷。
一般情况下,带电位可达数千伏。
2.3感应带电(诱导带电)
带电的物体能使附近与它并不相连接的另一物体表面的某个部位,出现极性相反的电荷现象,即物体电场作用于中性导体时,该导体的自由电子受到电场力的作用,将逆着外电场的方向移向导体的一端,而另一端则显正电,这种现象叫静电感应起电。在工业生产中,带静电物体能使附近不相连的导体,如金属管道和金属零件,表面的不同部位出现正、负电荷,就是感应起电现象。
带电物导体a带电物导体a导体
a绝缘物绝缘物接地绝缘物
1 导体a接近带电物体,导体a就会产生诱导电荷
2 接地后导体a只剩部分电荷。
3 远离带电物体并不接地的话,导体a就变为带电体。
感应带电(诱导带电)实验。
将一块尼龙布在塑料上摩将携带静电的尼龙布放进用静电位检测仪检测放有尼龙。
擦,使尼龙布携带静电。 铁桶中布的铁桶,检测出静电电压达到。
19.9kv。
2.5液体带电。
液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注、剧烈晃动过程中也会产生十分危险的静电。液体在管道内流动时,由于固体和液体接触的表面存在着偶电层。由于液体的电离性或其所含杂质的电离性,液体中或多或少含有正、负两种离子,在接触面会发生电化学反应,一种离子被吸附在固体表面上,另一种离子靠异性电荷的吸引力而聚积在被吸附离子的附近,在固一液接触面处就形成了“偶电层”。
如果偶电层不被分离开来,则在总体上是呈中性的。但如果由于液体的流动、搅拌、喷射、灌注、飞溅、冲刷、过滤、喷雾、剧烈晃动等摩擦使偶电层发生了分离,则将引起静电现象。
液体在管道中流动时静电的产生首先是液体与管壁接触面处产生偶电荷层。固体管壁表面上吸附的电荷层很薄,只有几个分子大小厚度,称为固定电荷层,而液体内的电荷层较厚,甚至几毫米的厚度,称为扩散电荷层。其次,液体流动使偶电层电荷分离,液体流动的冲力带着扩散层电荷流动,形成液体因带电而产生放电火花引**灾**事故。
在一定范围内,液体静电随着电阻率的增加而增加,超过某一范围,随着电阻率的增加,液体静电反而下降。实验证明:
电阻率为1010 ω.m 左右的液体最容易产生静电;
电阻率为108 ω.m以下的液体,由于泄漏较强而不易积聚静电;
电阻率在1013 ω.m以上的液体,由于分子极性很弱而不易产生静电;
石油、重油的电阻率在108 ω.m以下,静电危险性很小;
石油制品、苯和其他一些溶剂电阻率多在109 -1015 ω.m之间,静电火花放电的危险性较大。
2.6粉体带电。
粉体物料是指聚积的由物质分散成细小颗粒组成的粉末状物料。在工业生产加工过程中,物料颗粒之间或物料与器壁之间免不了互相碰撞摩擦,进行反复的接触和分离,这样,它们之间就会产生电子转子转移现象,使粉体及器壁分别带上不同极性的静电。粉体是处于特殊形态下的固体,其静电的产生也符合偶电层的基本原理。
粉体物料与整块固体相比,具有易分散、易飞扬而悬浮于空气中的特点。由于易分散性,粉体表面就比同样重量、同样材料的整块固体的表面积大很多倍,例如把直径l00mm的球状材料分成等直径的0.1mm的粉尘时,表面积就增加1000倍以上。表面积增加,表面摩擦的机会多得多,产生静电也就多得多。
由于有悬浮性,粉尘颗粒处于悬浮时与大地总是绝缘的,因此所带静电不易泄漏。即使金属粉体处于悬浮状态时也易带电。
2.7气体带电。
纯净的气体即使流动也不会产生静电。但几乎所有的气体都含有固态或液态杂质。如管道中的铁锈,空气中的水分、尘埃等。
这些含有微量杂质的气体在压缩、排放、喷射,或固态气化时,在阀门、喷嘴,放气管或缝隙等处极易产生静电。甚至在气流冲过接地的金属网时,由于增加了气体与网的摩擦机会,反而会使静电上升。
常见的气体带电情况如下:
1) 高压蒸汽冲洗油舱或储槽时,蒸汽与空气中的油雾高速冲击摩擦,使油粒产生大量的负电荷,与接地体发生火花放电,造成油气**。。
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1 目的和范围。为加强对防雷 防静电的安全管理,减少火灾 事故的发生,确保员工生命和国家财产的安全,特制定本规定。本规定适用于公司防雷 防静电的安全管理。2 管理职责。2.1 设备部是防雷防静电工作归口管理部门。负责防雷防静电设施建设 维护 保养的管理 牵头负责防雷 防静电接地的检查 检测及其隐患督...