静电防护安全知识

静电防护安全知识吕立伟2015年4月提纲一、静电基本概念和现象二、静电产生方式三、静电效应四、静电危害五、静电防护六、事故案例绪论加气站的防火、防爆、防泄漏、防静电永远是安全管理的重中之重。明火易防、静电难挡，已成为共识。随着电子设备使用增多、静电敏感材料的广泛使用，静电的危害也变的越来越突出。从黄岛的输油管线爆炸、阿尔及利亚的LNQ储罐大爆炸等事故来看静电对LNG/CNG的安全管理工作的威胁十分严重，必须引起我们的高度重视。因此、今天和大家一起来探讨一下静电的危害即LNG/CNQ加气站对静电防控的问题。一、静电基本概念和现象静电：通俗地来讲，静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子转移而形成。静电放电(ElectrostaticDischarge-ESD)：处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电。一、静电基本概念和现象1）产生方式静电大部分是因接触分离、磨擦等过程引起的工业用电：电磁感应原理（热电、水电、核电等）2）能量比较小静电能量最大不超过45J/m3，只有动电的约1/1053）电压高、电流小静电电位：高达几千伏-几万伏，电流10-9A量级工业动电:220V/380V，几十安培数量级人体静电1.接触式起电a.干燥的冬天：握手时、开门时、穿衣或脱衣时“打人”b.头发直立,粘物，等c.衣服很容易吸尘，抖不掉2.感应式起电人靠近带电体，受电场作用，产生感应电荷。3.吸附起电人处于漂浮带电灰尘或雾滴的环境中,这些微小带电体在人体表感应出异号电荷并受库仑力飘向人体，最终把电荷传给人。一、静电基本概念和现象工业静电a.纺织工业：例如，棉花电位－50V，人造丝－100V，尼龙+1050V。b.橡胶工业：合成橡胶表面电荷密度达710-6C/m2，电位250kVc.印刷和造纸：纸－辊筒分离时，静电电位高达10～20kV；经过加光机后为50kV；印刷时1kV；照像凹板印刷时，纸张带电密度10-8～-10C/m2。d.石油工业：汽油经过棉制品时电位206kV；槽车装油油面电位10kV。e.运输：轮胎的电阻率108_1011cm，一般车速下克充电15-50kV，最高100kV；传输皮带带电30-40kV，最高80kV。f.塑料工业：塑料表面电阻率1016-1020cm，表面摩擦电位1kV；赛珞璐40kV。g.粉碎工艺：粉体的电阻率1016cm由于相互碰撞、摩擦等起电1-3kV。h.电子工业：操作者对地电位1.5-35kV，造成静电敏感元件、组件、设备的损毁、击穿；静电放电产生的杂波干扰信号，引起误操作或故障。i.火工品：生产、装药、储运一、静电基本概念和现象大气静电a.地球本身带有一个静电场：地球带电Q＝-9.02105C，建立垂直与地面的电场。E.g.:在60-350km的电离层对地电位200-213kV。3km高处-25V/m;晴天海平面的电场达120V/mb.雷电：（大气闪电）是最具代表性的自然静电现象；c.自然界的电解、气流、风沙、冰雪、烟尘等导致的静电。d.宇宙空间的静电（带电尘埃）一、静电基本概念和现象①接触摩擦分离起电：两种不同物体相互接触摩擦分离，各自产生数量相同、极性相反的电荷。最普遍的起电方式。二、静电产生方式－＋＋＋－－－＋＋＋－－－＋＋＋－－－＋＋＋－－－＋＋＋－－－＋＋＋－－①接触前（无带电）②接触（无带电）③分离（有帯电）带负电带正电正常状态电荷取得平衡电荷移动两个物体接触，形成两层平衡电荷电荷分离电荷平衡状态瓦解帯电发生②感应起电：中性物体移近与带电体时，在靠近带电体一端出现带电物体所带电荷极性相反的电荷，远离的一端出现与带电物体电荷极性相同的电荷。比较普遍的起电方式。③电磁感应起电：动力、照明用电一般由电磁感应得到，也会引起静电。④射线电离空气起电：空气、绝缘体在放射性同位素α、β、γ射线的照射下，会使中性分子电离而起电。⑤分子分裂起电：物体的变形、破碎、断裂等都会使其中性分子分裂而带电，有时突然断裂、破碎的瞬间出现放电火星。⑥极化起电：在电场中介电极化导致静电积聚。压电极化;驻极体：⑦场致发射起电：电场强度很高时，粒子中的电子可能被高电场作用从负端引出（电子场致发射），或者粒子中的正离子可能被从正端引出（正离子场致发射）。①固体带电：塑料、橡胶、胶片、纸张、薄膜、布匹、化纤等在脱模、烤压、收卷、传送、切割等作业生产过程。②液体带电：各种绝缘油品、绝缘试剂、污油水等在装卸、运输作业过程中的带电现象。③气体带电：压力气体的排放、泄喷气体、水蒸汽、蒸汽雾云、管道内流动气体的带电。④粉体带电：塑料粉、医药粉、农药粉、火药粉、粮食粉、巧克力、奶粉等粉碎、筛粉、气流输送等作业的带电。⑤人体带电：人体生理变化或运动身体各器官组织也要表现出电性，如人体细胞膜的静止电位约有10mV。⑥生物带电：自然界许多生物是带电的。如蜜蜂，脚毛采的花粉，就是蜜蜂脚上带有6-7V的静电。电鳗能产生几百伏的电位等三、静电效应静电极性序列表：（+）玻璃—头发—尼龙—人造纤维—绸缎—醋酸人造丝—人造毛丝—纸纤维和滤纸—黑橡胶—维尼纶—莎纶—聚酯纤维—电石—聚乙烯—赛璐珞—玻璃纸—聚四氟乙烯（-）（+）锌－铅－锡－铁－铜－银－金－石墨（-）三、静电效应影响起电的主要因素1.物体本身的性质：静电序列中离的越远静电；杂质的影响静电2.物体表面状态：粗糙度越大越容易起电；表面污染或氧化腐蚀静电3.电导率:表示物质导电性能的高低，电导率越高导电性能越强。4.接触面和压力：面积、压力静电5.速度：流速静电三、静电效应电晕放电发生在带电体尖端或曲率半径很小处附近的局部放电。可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光。能量小，一般没有引燃危险。（高压电线会产生电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰）三、静电效应刷形放电是发生在绝缘带电体上有声光的多分支放电。可为平板电极，但多以球形电极为多。同一绝缘体上可发生多次刷形放电。放电不集中释放能量较小，但比电晕放电危险，可引燃。三、静电效应LNG工厂、加注站易发生刷型放电：油品鹤管、LNG装车时，如果金属鹤管不放入底部，当带电液面接触金属鹤管头时，易发生刷型放电。油罐内如果有金属尖端突出物，当油面与其接触时，易发生刷型放电。用蒸汽吹扫油罐等易燃易爆场所时，当蒸汽空间电场强度达到1.2kV/cm时，易发生刷型放电。接地的钢带检尺尺与带电油面接触时，易发生刷型放电。氢气、乙烯气体、液化汽、丙烯气体等可燃气体在高压喷出时，当空间电场强度达到1.2kV/cm时，易发生刷型放电。三、静电效应传播刷形放电在高速起电场所及静电非导体背面衬有接地导体的情况下，在静电非导体上所发生的放电能量集中、引燃能力强，并带有声光特征的一种放电现象。易发生传播刷型放电场所举例◆聚烯烃粉体料仓等容器粘壁易发生传播型刷型放电。◆橡胶输送传输带放电易发生传播型刷型放电。三、静电效应火花放电两极间气体被击穿形成无分支通路；电极有明显的放电集中点，有光和爆裂声；能量集中，危险性最大。三、静电效应易发生火花放电：油品、LNG鹤管装车时，如果车体不接地，带电的车体与接地的金属体会发生火花放电。带电的人体与接地导体接触时，会发生火花放电。罐内的孤立导体带电后与罐壁接触时，会发生火花电。用蒸汽清洗油、气槽车时，蒸气胶管前端的金属管若没有接地，金属管带电后与接地的槽车接触时，会发生火花放电。储罐采样时，如果采样绳为绝缘绳，当采样器带电后就会与油罐采样口处的接地体发生火花放电。用金属桶接油时，如果金属桶不接地，当金属桶带电后就会与接地体发生火花放电。三、静电效应沿表面放电在带电物体背面附近有接地导体，带电物体表面电位上升被抑制的情况下，带电量非常大时，沿着带电物体表面发生的放电。通常表面放电如图示。在接地导体接近带电物体表面时产生了空气中放电，以此为契机，沿表面放电几乎同时产生。油罐表油面静电电位很高（58kV），易发生油品沿面放电。三、静电效应雷电放电三、静电效应1.静电力效应即库仑效应：带电体对带电/不带电粉尘有静电力作用，表现为吸附或排斥2.ESD热效应绝热的ESD通常是一个局部高温热源，引起燃烧、爆炸或热击穿，引发电火花装置的意外发火。3.ESD电磁脉冲效应ESD电磁脉冲从低频到GHz，对电子设备、通讯形成干扰，引起误操作4.ESD人体电击效应人体和其他物体之间的ESD形成瞬时大电流，造成人体打击，引起紧张、恐慌和二次事故。5.强电场和感应效应高电位的静电可以产生高达104kV/cm的电场，很容易引起MOS管等电子器件的击穿或损毁。四、静电危害1.纺织：梳理、纺纱、整染过程中产生根丝飘动、纱线松散、断头、招灰、吸污2.造纸印刷、胶片生产：粘纸套印不准、数张不齐3.橡胶、塑料：吹膜无法进行；吸尘4.水泥：钢球表面吸尘除尘效率降低、粒度不均5.电子工业：尘埃积聚极间短路、元件被击穿失效四、静电危害-静电力1.造成人体打击（一般不会致命，但有二次灾害。人体电阻：105-7欧，电容-100pF）2.引发火灾和爆炸事故（条件：放电火花、可燃气体或粉尘爆炸、高于最小点火能）3.产品损害：尤其对静电敏感电子产品4.电磁干扰：EMP或电磁杂波影响电子设备功能四、静电危害-静电发电1.吸尘：造成几十至上百根芯线之间的绝缘强度降低造成短路使芯片损伤。2.ESD：使集成电路芯片绝缘层击穿、芯线熔断、漏电流增大加速老化、电性能参数改变等。ESD对芯片损坏具有潜在和缓慢失效性，危害性更大3.感应带电：在元器件或芯片氧化膜两端及结构金属突出部位，尖端效应可感应出较强电场，可能导致介质之间或结构点之间静电击穿（或软击穿），失效或品质降低四、静电危害-电子产品损坏LNG/甲烷等危化品的最小点火能量液体原油、汽油、石脑油、航煤、柴油等油品0.2～0.26mJ甲苯2.5mJ甲醇0.215mJ己烷0.22mJ甲烷/LNG0.28mJ气体氢气0.019mJ乙烯0.096mJ丙烯0.282mJ硫化氢0.077mJ四、静电危害-LNG液、气体流速过快油气含水，从油气储罐中采样、检尺、测温作业顶部喷溅式注入LNG或油、气储罐过滤器材质（滤芯）起电过高使用塑料桶装油储罐不接地使用绝缘管输送LNG或油、气储罐内有孤立导体、金属突出物人体静电放电等四、静电危害-LNG危害原因2、防护的内容1）防止或控制静电的产生2）减少和消除静电电荷3）减少静电危害4）严格防静电管理1、防护的目的•保证人身和生产场所安全，防止火灾和爆炸•提高成品率；•确保产品成品的工作可靠性五、静电防护静电防护的原则静电防护的一般方法或措施：1、接地：静电接地，防静电衣、鞋、帽、腕带、地板、门窗2、离子中和：离子风机，消电器3、增湿：50%以上4、静电屏蔽营造不受外界电场影响的静电环境五、静电防护控制流速一、油气中含水量在1%至5%范围时，进罐流速不得超过1m/s。二、油气储罐：在注入口未浸没没前，初始流速不应大于1m/s，当注入口浸没200mm后，可逐步提高流速，但最大流速不应超过5m/s。三、火车与汽车槽车：鹤管埋没前流速≤1m/s，鹤管埋没后流速：vd＜0.5(汽车)vd＜0.8(火车)四、LNG进罐流速应控制在1.5米∕秒，装车流速应控制在2米∕秒。五、静电防护-油气接地：由于LNG和油气储运过程管线、过滤器、罐等都会产生静电，因此对管线、过滤器、罐等必须有效可靠接地。五、静电防护-油气加注LNG或油、气的管口应延伸到容器底部，预防喷溅产生静电和油面对注油口的放电。五、静电防护-油气加注完毕应有一定的静置时间：汽车、铁路罐车不得少于2分钟；50m3及以下储罐不得少于3分钟；50-5000m3储罐不得少于10分钟；5000m3以上储罐不得少于30分钟；微孔(30μm以下)过滤器距出油气口的距离，应留有30s的静电消散时间(一般管线长度应在10