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静电防护

[拼音]:jingdian fanghu

[外文]:electrostatic protection

为防止静电积累所引起的人身电击、火灾和爆炸、电子器件失效和损坏,以及对生产的不良影响而采取的防范措施。其防范原则主要是抑制静电的产生,加速静电泄漏,进行静电中和等。

人体活动产生的静电及抑制

人穿非导电(指电导率小于1×10-6西/米的物体)鞋时,由于行走等活动会产生、积蓄电荷,并可达到千伏级的电位(这类动作属危险动作)。此时人触及其他物体会产生火花放电并受到电击。我国所作试验得出如图1

的E-t(电位-时间)曲线,图中、×、墷等表示不同个体。在毛毯上行走、脱衣等所产生很高电位达2450伏。而在水磨石地板上重复这些活动,测得很高电位达3500~6000伏。由此可知,人体电位与地面材质有关。此外,还与空气相对湿度,内、外衣和鞋袜材质等有关。实验表明,在易燃、易爆场所,不仅工作服(外衣)不得使用化纤材料,内衣裤也不得使用。人体活动中的防静电措施主要有:穿导电 鞋,穿混有导电 纤维或用防静电剂处理的防静电工作服,带人体接地腕带,或在某些操作前,先用手接触接地铜线;必要时,工作地面需作导电化处理,如采用电导率为10-6西/米的导电 水磨石或导电 橡胶(粘面)。

人体放电和发生电击的界限是:

(1)电荷量达到(2~3)×10-7库以上即产生静电电击的放电。如表1所示, 电位达3千伏左右即产生静电电击。这是人体静电电容等于或小于标准值 100皮法的时候,即一般取值为90~100皮法的时候。当坐在椅子上或穿薄底鞋或旧皮鞋时,电容大于100皮法, 甚至有时可达数百皮法,此时产生静电电击的界限电位比表1中的值为小。

(2)若带电物体是导体,当带电电位在表2中的数值及以上时,在人体上有(2~3)×10-7库以上的放电电荷量的放电,人体即受到电击。

(3)大于100皮法的情况,对于人体附近有静电场时,以及当附近有能量较大的带电体时,人体受到源源不断的感应,可能足以使远大于100皮法的人体带有较高的异号电位,致使易燃、易爆场所产生更大的危险 ,因此,应补充人体电容的可能上限值。

(4)若带电体是非导体,发生静电电击的界限一般不能象对导体那样以带电电位来表示。但多数情况下,当带电电位约为30千伏以上且由此向人体产生放电时发生静电电击。因此,这时发生静电电击的界限是以带电电位约为 10千伏和带电电荷密度约为10-5库/米2作为大致的标准。但对带电状态特别不均匀时,在非导体中局部有电导率高的部分,以及带电物体里面或其附近有接地体时,不能作上述判断。

固体产生的静电及抑制

两个不同的物体相互接触时,在其界面上产生电荷移动,正、负电荷相对排列形成双电层。这时,若将物体进行分离,会在两个物体上各自产生极 不同的等量电荷。一般是当相互接触的两物体在“带电序列”中所居位置离得越远则产生静电的量越大。电荷的极 则根据带电序列中的相对位置而定。

相互接触和分离过程中,物体积蓄正(+)或负(-)的过剩电荷会由于放电和传导而中和,或向空间和大地泄漏而趋向减少,这一过程称为电荷缓和。一般情况下,在产生静电的同时就开始缓和。由于凡是接触和分离的任何物体都会产生或强或弱的静电,因而,对于静电极为敏感的现代电子器件、新型 、闪点很低的易燃、易爆气体(如在常温、常压下即能挥发的液氢等低闪点特种火箭燃料)等,只要微弱的静电即可能造成事故或火灾、爆炸,所以防止产生静电或消除静电的危害是较难的技术问题。至于由静电导致的放电作用引起生产过程中胶片感光、电子元件损坏,力学作用引起的纤维缠结和印刷纸张不齐等,也是复杂的问题。

防止产生静电的原则是:

(1)对产生静电的主要因素尽量予以排除。影响静电产生的主要因素有:物体的特 ;物体的表面状态;物体的带电历史;接触面积及其压力;分离速度。

(2)应参照表3所示的带电序列,使相互接触的物体在带电序列中所处的位置尽量接近。

(3)使物体间的接触面积和压力要小,温度要低,接触次数要少,分离速度要小,接触状态不要急剧变化。

粉体产生的静电及抑制

粉体在空气输送、皮带输送或过筛过程中,会因粉体间或粉体与管壁间的摩擦而产生静电。因此:

(1)管道内输送速度不应超过某一限值,管道直径应不小于某一很小值。管内不得设有网、格等妨碍输送并产生静电的物体。粉体的大小和形状应进行优选。

(2)尽量减少管路的弯曲和收缩;避免风速和输送量的急剧变化。

(3)应采用适当的空气振动等措施,对管壁内表面进行定期清扫和检修,防止粉体的堆集。

(4)输送管道应尽量使用导电 材料制作,并将其接地。

(5)应优选螺旋叶片的形状和螺旋的转数上限;应避免传送带发生振动或由于输送量失当而产生异常振动,且不应使粉体悬浮和飞散。

(6)在斗式输送中,料斗和漏斗的壁面斜度应接近于垂直,以减少摩擦面积;斗壁应不使粉体落下过程受到扰乱;应定期进行清扫;在料斗上尽量不安装金属制滑动固定器。

(7)应优选粉体的大小和形状,以及料斗的材质,使静电尽量减少。

(8)料斗和漏斗等应尽量使用导电 材料,并将其接地。

液体产生的静电及抑制

液体在管路输送过程中,或流过软管时,由于液体间的摩擦,或由于液体与泵发生摩擦而产生静电。在其他条件相同时,静电与流速的1.8~2次方成比例。为限制静电,应注意:

(1)烃类油料的流速不应超过表4中所列数值。

(2)在输送能力相同的条件下,应将配管和软管的直径加大,将流速减小。

(3)不应有湍流或急剧变化的输送状态,配管应尽量减少弯曲和收缩的部分,配管内壁应光滑。管内不要装设金属网、突出物等。过滤器应尽量设置于流源侧。

(4)在任何局部和任何时间内流速都不应有急剧变化,输送初期和终了时应控制在小的流速,中期流速不得超过规定值。

(5)液体中不得混入空气、水、灰尘和氧化物(锈等)等杂物。

(6)应在配管和软管的终端部装设直径大的、减小流速用的缓和管段和缓和罐等。

(7)用油轮、罐车、油罐汽车、罐和其他容器输送液体时,应注意由于罐的振动,液体与器壁摩擦而产生静电。输送时移动速度不应急剧变化,应尽量匀速移动;在罐内应设隔板加以隔开,不应使液体起波浪或飞溅;液体中不得混入杂物;罐的内部应定期清扫。

气体产生的静电及抑制

气体在流动和喷出过程中,会因高压空气中含有压缩机油和因压缩产生的凝结水雾,以及管锈、灰尘等的粒子流动于管内,或由开口部喷出时,粒子与壁面和附近的物体发生冲撞和摩擦而产生静电。因此:

(1)应用空气过滤器将雾和粒子等滤除后再进行流动和喷出。

(2)喷出流量应少,喷出压力应低,特别注意氢气类喷出引起爆炸。

(3)管路和软管等在使用前应清扫,清除锈和灰尘。

(4)凝缩二氧化碳喷出时,应避免开口部出现干冰,因为它与液相成分互相冲撞和摩擦,或与壁面冲撞、摩擦和飞溅而产生静电。

(5)液化石油气瓶、管的开口部及法兰应清扫,并保持清洁。

(6)氢、乙炔、丙烷、城市煤气和氮气的储气瓶、管路、软管等在使用前应进行清扫,清除锈和水分等。尽量不用胶皮管,而使用金属管,并将其接地。

(7)水蒸气管道开口部易产生静电,应尽量使用干燥的水蒸气,喷出量应少,喷出压力应尽量限制在98牛/厘米2以下,且应使用静电少的喷嘴,喷嘴与物体间应有足够的距离。

(8)烟雾剂和油漆喷雾时,不要对着近距离的物体进行大量和激烈的喷出。

(9)飞机和航天器在飞行中与空气摩擦而产生静电,图2

是火箭高度(公里)与电位(千伏)的关系。利用装于适当位置的防静电针,可将静电泄放到大气中,以防止电位的过度升高。我国发射同步卫星的捆绑式火箭即装有防静电针。

防护措施

除降低速度、压力、减少摩擦及接触频率,选用适当材料及形状,增大电导率等抑制措施外,还可采取下列措施:

(1)接地,即将金属导体与大地(接地装置)进行电气上的连接,以便将电荷泄漏到大地。此法适合于消除导体和电阻率在 108欧厘米以下物体上的静电,而不宜用来消除绝缘体上的静电,因为绝缘体的接地容易发生火花放电,引起易燃易爆液体、气体的点燃或造成对电子设施的干扰。应使绝缘体与大地间保持106~109欧的电阻。仅供消除导体上静电用的接地,电阻值一般不宜超过 100~1000欧。非金属导体接地处应包上接触可靠的金属物或使用导电涂料,接触面积不小于 10厘米2。移动设备不能保持经常接地,接地操作应选在没有危险的场合和时间。

(2)搭接(或跨接)。将两个以上独立的金属导体进行电气上的连接,使其相互间大体上处于相同的电位(图3)。

(3)屏蔽。用接地的金属线或金属网等将带电的物体表面进行包覆,从而将静电危害限制到不致发生的程度。屏蔽措施还可防止电子设施受到静电的干扰。

(4)对几乎不能泄漏静电的绝缘体,采用抗静电剂以增大电导率,使静电易于泄漏。

(5)采用喷雾、洒水等方法,使环境相对湿度提高到60~70%,以抑制静电的产生,解决纺织厂等生产中静电的问题。

(6)静电消除器。利用它产生的极 相反的离子去中和物体上的静电。常见的有高压静电消除器,离子流静电消除器,自放电式消电器,以及利用同位素辐射出的α和β射线使空气电离的散射 消电器。

参考文章

静电防护内容有哪些?电气技术

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