На предприятиях по производству строительных материалов и при изготовлении конструкций широко используют и получают в больших количествах вещества и материалы, обладающие диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества.
Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения или разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электричества.
Степень электризации заряженного тела также характеризуют величиной его потенциала U(B) относительно земли. Тогда заряд тела Q = CU. где С—емкость тела относительно земли, Ф.
Явление статической электризации наблюдается в следующих основных случаях:
· в потоке и при разбрызгивании жидкостей;
· в струе газа или пара;
· при соприкосновении и последующем удалении двух твердых разнородных тел (контактная электризация).
Практически всегда приходится считаться с возможностью электризации газа, так как в стальных трубах или баллонах, аппаратах может образоваться ржавчина, а в газе могут появиться кристаллики двуокиси углерода или капли конденсата. При разделении материалов происходит механический разрыв зарядов двойного слоя, образуется разность потенциалов, и заряды начинают перемещаться в точку контакта. Одна поверхность будет заряжена положительным, другая – отрицательным зарядом.
В производственных условиях возникновение и накопление статического электричества происходит:
· при пневмотранспорте пылевидных и сыпучих материалов, при движении их в аппаратах; дроблении, перемешивании и просеивании; при перемешивании в смесителях;
· при сливе, наливе и перекачке светлых нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам в резервуарные емкости. Сила тока электризации потока нефтепродуктов в трубопроводах зависит от диэлектрических свойств и кинематической вязкости жидкости, от скорости потока, диаметра трубопровода и его длины, материала трубопровода, шероховатости и состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. При турбулентном потоке в длинных трубопроводах сила тока пропорциональна скорости движения жидкости и диаметру трубопровода;
· при транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия, особенно если в них содержится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль;
· в процессах обработки материалов, а также при применении ременных передач и транспортерных лент. Степень электризации движущихся диэлектрических лент зависит от физико-химических свойств соприкасающихся материалов, плотности их контакта, скорости движения, относительной влажности воздуха и т. д.;
· при движении автотранспортера, тележек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию и в других подобных случаях.
В условиях производства появление зарядов статического электричества зависит от многих факторов и прежде всего от физико-химических свойств перерабатываемых материалов, вида и характера технологического процесса.
Опыт показывает, что величина статического электричества, возникающего на пленке или ленте, зависит от электропроводности материалов, их относительной диэлектрической проницаемости, скорости скольжения, характера контакта между ними, линейных размеров, места контакта, электрических свойств среды, в которой контакт нарушается.
Влияние производственной среды да электризацию связано с относительной влажностью воздуха и его температурой. Резкое повышение электризации наблюдается при относительной влажности меньше 50%.
Степень электризации жидкости в основном зависит от ее диэлектрических свойств и кинематической вязкости, скорости потока (истечения), диаметра, длины, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок, температуры жидкости.
Физиологическое действие статического электричества на организм человека зависит от величины освобождающейся при разряде электрической энергии.
Меры защиты от опасных проявлений статического электричества изложены в «Правилах защиты от статического электричества». В соответствии с этими правилами меры по защите от статического электричества проводятся во взрывоопасных и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок, относящихся к классам B-I, B-I6, B-II, В-IIа и др. (ПУЭ, гл. VII—3 VII—4). В помещениях и зонах, которые не относятся к указанным классам, защиту осуществляют на тех участках, где статическое электричество отрицательно влияет на технический процесс и качество продукции.
Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия. К основным мерам защиты относят:
· предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования (заземление – наиболее простая и часто применяемая мера защиты от статического электричества);
· уменьшение электрического сопротивления перерабатываемых веществ (каждую систему оборудования и коммуникаций, в которых возможно появление статического электричества, заземляют не менее, чем в двух местах);
· снижение интенсивности зарядов статического электричества (достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей; безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ в зависимости от удельного объемного электрического сопротивления нормируются «Правилами защиты от статического электричества»);
· нейтрализация зарядов статического электричества (применяют различные ионизаторы);
· отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях.
Если предотвратить накопление статического электричества заземлением не удается, то следует принять меры по уменьшению объемных и поверхностных электрических сопротивлений обрабатываемых материалов. Это достигается повышением относительной влажности воздуха, химической обработкой поверхности, применением антистатических веществ, нанесением электропроводных пленок, уменьшением скорости перемещения заряжающихся материалов.
Отвод зарядов обеспечивается при относительной влажности 65—70%. Такую влажность создают общим или местным увлажнением воздуха. При этом постоянно контролируют изменение влажности.