И защита от статического электричества

Статическое электричество - совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Электростатическая искробезопасность объекта защиты. Электростатическая искробезопасность - состояние объекта защиты, при котором исключается возможность возникновения пожара или взрыва от разрядов статического электричества.

Основная опасность статической электризации и её разнообразных проявлений сопряжена с разрядами статического электричества и с их способностью зажигать горючие газы, пары или пыли в среде воздуха. Наряду со специфичными техническими решениями, предусматривающими предупреждение образования смесей в пределах воспламенения и возникновение загораний пожаров и взрывов, а также направленных на снижение ущерба от них, разрабатываются и применяются устройства, способы и средства защиты от опасных проявлений статического электричества. Защите подлежат:

- человек или зообиологические объекты;

- объекты, чувствительные к зажигающему или инициирующему взрыв или горение воздействию разрядов статического электричества;

- объекты, подлежащие защите от пробоя или появления дефектов от разрядов статического электричества;

- объекты, необходимость защиты которых вызвана технологическими причинами.

Разрабатываются способы и устройства, позволяющие обеспечивать нормальный ход производства или технологического процесса, ослаблять силовые проявления электростатических полей, устранять дефекты продукции, предотвращать засвечивающее воздействие разрядов на светочувствительные материалы, снижать скорость старения и загрязнения декоративных поверхностей и т.п. При разработке и применении средств и способов пожаротушения также важно учитывать требования ЭСИБ, санитарные нормы по предупреждению нежелательного воздействия процессов электризации на человека, возможность пробоя или появления нежелательных электростатических нагрузок на стенки из неметаллических материалов, помех радиосвязи, создаваемых разрядами статического электричества и т.п.

Система ЭСИБ учитывает условия электризации, чувствительность к зажигающему воздействию разрядов, состояние объекта защиты и параметры самих разрядов.

В процессах электризации важно различать обусловленные электроконтактными свойствами поверхностей взаимодействующих сред стадии пространственного микро разделения положительных и отрицательных зарядов (например, при формировании двойных электрических слоёв) и стадии генерирования энергии электростатического поля (преобразования различных форм энергии, прежде всего механической энергии, в энергию электростатического поля) в макрообъёмах, соизмеримых с линейными размерами разрядных промежутков или многократно их превышающих.

Предельные параметры процессов электризации возможно представлять параметрами электропрочных свойств диэлетрических материалов, составляющих кольцо значений, включая:

Е_пр – σ _пр - j_пр - W_vпр - N_vпр; τ (ε ρ ),

где: Е_пр, σ _пр, j_пр, W_vпр, N_vпр – напряженность, поверхностная плотность зарядов, плотность тока электризации в зоне заряжения, объёмная плотность энергии электростатического поля и объёмная плотность мощности преобразования механической энергии в энергию электростатического поля; τ – собственное время релаксации электрических зарядов; ε и ρ – относительная диэлектрическая проницаемость и удельное электрическое сопротивление наэлектризованной среды соответственно.

Электрической прочности воздуха в условиях международной стандартной атмосферы на уровне моря соответствуют значения: Е_пр = 3000 кВ/м; σ _пр = 26, 4 мкКл/м²; j_пр = 100 мкА/м²; τ = 0, 26 с; W_vпр = 40 Дж/м³; N_vпр = 300 Вт/м³.

Для стекла 13в: Е_пр 48000 кВ/м; σ _пр = 2100 мкКл/м²; j_пр = 10, 7 мкА/м²; τ = 200 с; ρ _v = 4, 5^*10¹² Ом при 20⁰С; ρ _s = 10¹² Ом при относительной влажности воздуха 95% и ρ _s = 10¹⁴ при относительной влажности воздуха 65%; ε = 5, 0; W_vпр = 50, 4 Дж/м³; N_vпр = 514 Вт/м³.

К применяемым средствам защиты от опасных проявлений статического электричества могут предъявляться 3 уровня требований, предполагающих:

1. Предотвращение на условном нормативном уровне возникновения разрядов и обеспечение электростатической безопасности (от кондуктивного разряжения и электростатической индукции).

2. Предотвращение на условном нормативном уровне возникновения разрядов (скользящих или сопутствующих пробою или механическому разрушению стенок), реализующих энергию электрического поля, соизмеримую с электропрочностными свойствами твёрдых или жидких диэлектриков, и исключающих зажигание среды разрядами, возникающими в газе.

3. Предотвращение на условном нормативном уровне зажигания среды всеми видами вероятных разрядов статического электричества.

Эти 3 уровня требований разделены двумя физическими границами.

Первая из них обусловлена тем, что разряды статического электричества в смесях горючего с воздухом исключены, если в рассматриваемой системе исключены разрядные промежутки с разностью потенциалов, превышающей 300 В. Согласно закону Пашена для возникновения разряда в воздухе разность потенциалов в разрядном промежутке должна превысить это значение.

Вторая граница связана с условием, исключающим возникновение разрядов, в искровых каналах которых реализуется энергия электростатического поля в объёмах наэлектризованных твёрдых или жидких диэлектриков.

Условно считают, что скользящие искровые инициируемые разряды исключены, если параметры электростатических полей в системе не превышают 0, 4 от значений параметров, соответствующих электрической прочности твёрдых или жидких наэлектризованных диэлектрических сред.

Чувствительность веществ и материалов к зажигающему воздействию разрядов статического электричества характеризуется:

- безопасным экспериментальным максимальным зазором (БЭМЗ, S_о) или критическим расстоянием (l_кр) и температурой самовоспламенения (Т_св);

- минимальной энергией зажигания (W_мин);

- минимальным зарядом зажигания (q_мин);

- минимальной линейной плотностью энергии зажигания (W_Lмин).

Зажигающая способность разряда статического электричества может зависеть:

- от энергии разряда (W_s, Дж);

- заряда в униполярном импульсе разрядного тока (q_s, Кл);

- максимального потенциала наэлектризованной диэлектрической среды (V_s, В);

- геометрических параметров объекта, включая: радиус кривизны проводящей поверхности (R_s, м), на которую происходит разряд; характеристический линейный размер заряженной свободной диэлектрической поверхности (L_s, м) и характеристический линейный размер (l_s, м) полости со стенками из электропроводящего заземлённого материала.

Заключение об электростатической искробезопасности (ЭСИБ) объекта можно получить сравнением его параметров с критериальными (с подстрочным индексом «с»: «…_с») значениеми. При этом параметр разряда с индексом «s» не должен превосходить критериальное значение, что предполагает соблюдение условия: «…_s» ≤ «…_с»).

В качестве критериальных применяют значения: W_с, W_Lс, q_с, V_с, R_c, L_с и l_c.

Кроме данных критериев находят применение критерии, которые помимо чувствительности к зажигающей способности разрядов зависят ещё и от геометрических параметров объекта. К ним относят:

- нормальную к заряженной поверхности составляющую напряженности электрического поля в газе (Е_с);

- поверхностную плотность электрических зарядов (σ _с);

- время релаксации электрических зарядов (τ _с) или комплексный параметр (ε ρ _v)_с, зависящий от удельного сопротивления и относительной диэлектрической проницаемости наэлектризованной среды.

Пользоваться критериями R_s, L_s l_s, V_с, Е_с, τ _с и (ε ρ _v)_с допустимо в случае, когда разряды возникают только в смесях горючих веществ с воздухом, но исключены скользящие искровые и другие разряды, характерные для сильных электростатических полей. Считается также, что разряды единичны, а ток электризации не определяет условий зажигания. Но следует учитывать, что ток зажигания в процессах электризации, например, для объектов с наличием газовоздушных взрывоопасных смесей с минимальной энергией 0, 01 мДж (водородовоздушная смесь) и 0, 22 мДж (пропановоздушная смесь) равны соответственно 10 мкА и 200 мкА.

Значения критериев, применяемых в случае вероятности возникновения разрядов в неоднородном электрическом поле, асимметричны по отношению к знаку зарядов наэлектризованной среды. Они минимальны, когда знак зарядов наэлектризованной среды отрицателен.

Общие требования электростатической искробезопасности (ЭСИБ) в целях обеспечения пожаровзрывобезопасности производственных процессов, их компонентов (людей – участников процессов, производственного оборудования), веществ и материалов, а также окружающей среды установлены ГОСТ 12.1.018-93 «Пожаровзрывоопасность статического электричества. Общие требования».

Стандарт ГОСТ Р 52274-2004 «Электростатическая искробезопасность. Общие технические требования и методы испытания» входит в комплекс национальных стандартов на взрывозащищенное и рудничное электрооборудование и устанавливает общие технические требования и методы испытаний оболочек взрывозащищенного и рудничного электрооборудования, специальной одежды и обуви, конвейерных лент, вентиляционных труб, изготовленных полностью или частично из металлических материалов с высоким электрическим сопротивлением, электризующихся в процессе их применения в угольных шахтах и рудниках, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных зонах.

Средства коллективной защиты от статического электричества по принципу действия делятся на следующие виды:

- заземляющие, увлажняющие и экранирующие устройства;

- нейтрализаторы;

- антиэлектростатические вещества.

Нейтрализаторы по принципу ионизации делятся на индукционные, высоковольтные, лучевые, аэродинамические; увлажняющие устройства по характеру действия - на испарительные и распылительные. Антиэлектростатические вещества по способу применения делятся на вводимые в объем и наносимые на поверхность. Экранирующие устройства по конструктивному исполнению бывают в виде козырьков и перегородок.

Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения делятся на: специальную одежду антиэлектростатическую; специальную обувь антиэлектростатическую; предохранительные приспособления антиэлектростатические (кольца и браслеты); средства защиты рук антиэлектростатические.

Источники:

ГОСТ 12.1.018-93; ГОСТ Р 52274-2004; ГОСТ 12.4.124-83; СО 153-34.21.122-2003; РД 34.21.122-87; СНиП 31-06-2009 (п.3.19);

МЭК 1024-1: 1993. Молниезащита сооружений. Часть 1: Общие принципы;

МЭК 1024-1-1: 1993. Молниезащита сооружений. Часть 1: Общие принципы; Раздел 1: Руководство А. Выбор уровней систем молниезащиты;

МЭК 1024-1-2: 1998. Молниезащита сооружений. Часть 1: Общие принципы. Раздел 2: Руководство В. Проектирование, монтаж, эксплуатация и инспектирование систем молниезащиты;

Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1973. 64 с. 14. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 824 с.;

Смелков Г.И., В.Н.Черкасов, В.Н.Верёвкин и др. Классификация в области применения электроустановок в пожароопасных зонах: Справочное пособие. - М.: ВНИИПО, 2001. - 112 с.;

Долин П.А. Справочник по технике безопасности. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 824 с.;

Карякин Р.Н. Справочник по мониезащите.- М.: Энергосервис, 2005.- 879 с.;

Верёвкин В.Н., Смелков Г.И., Черкасов В.Н. Электростатическая искробезопасность и молниезащита. - М.: МИЭЭ, 2006. - 170 с;

Требования пожарной безопасности к строительным конструкциям

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: