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油库静电危害及防护措施研究

2015-07-02文/王

中国储运 2015年1期
关键词:绝缘体油库静电

文/王 琰

静电具有高电位、低能量、小电流、作用时间短和受环境影响大等特点,大量的静电集聚会对油库的安全造成巨大危害。

1.静电的危害

静电的危害指静电放电造成的损害。静电危害的严重程度取决于静电积累的程度(静电电压)。静电电压越高,危害越大。静电危害可分为三类:一是由静电引力引起的尘埃吸附,二是静电放电引起的介质击穿,三是静电引发的火灾,四是雷击造成的危害。

1.1 静电吸附

静电吸附会对油库的电子产品产生危害,主要表现在两个方面。一是使电子产品吸附灰尘,影响透光度,造成锈蚀、生霉等,二是使电子产品的性能衰减,影响到产品的寿命,造成产品失效报废。

1.2 静电放电

静电放电所储存的能量是有限的,仅能提供短暂发生的局部击穿能量,造成电子元器件损伤、完全破坏或仍能工作,但寿命受损。静电放电产生的电磁场幅度很大,频谱极宽,能对电子产品造成干扰甚至损坏。静电击穿的计算公式如下:

式中:E—静电放电能量,V—静电电位,C—两级间电容。

对于油库来说,静电放电有电晕放电、刷型放电和火花放电等形式,电晕放电能量小,造成危害的几率较小;刷形放电作为引火源和静电电击的几率高于电晕放电;火花放电能量最大,引发静电危害的几率高,是油库静电火灾事故的主要原因。

1.3 静电引起火灾

静电长期大量累积并形成足够高的电位后,击穿介质放电且周围存在易燃易爆物质时,静电放电的能量会引燃、引爆周围易燃、易爆物质,造成火灾。

1.4 雷击危害

雷电实质上是自然界的静电放电现象。从对油库的危害角度分析,其破坏方式可分为直接雷击、感应雷击、雷电冲击电压浸入和球形雷击等。

直接雷击的热效应和机械效应会对油库造成烧焦和破坏。感应雷击又称间接雷击,是由于雷云的静电感应或放电时的电磁感应作用,使地面金属物体上聚集大量电荷,它对建筑物不起直接破坏作用,但会引燃引爆油罐、油气聚集的场所。当雷电击中室外架空线路或金属管道时,产生很高的冲击电压,并迅速传人室内损坏电气设施和仪器仪表,也能引起室内易燃物品的燃烧、爆炸。球形雷击是一种特殊雷电现象,它是直径约为20cm到10m的火球,能在地上滚动,也能从门、窗、烟囱等进入室内,俗称“滚地雷”。球形雷击对油库的危害很大,一般只在少数山区发生。

2.静电的防护

在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能,但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。主要应该从预防静电的产生及静电产生后的消除两个方面进行考虑。

2.1 静电预防措施

2.1.1 选择抗静电材料及设备

为了降低静电产生、积聚的几率,在设计产品、选择生产材料及设备时应考虑选取不易产生静电的材料及设备,控制工艺过程并使之不产生静电或产生的静电不超过危险程度。常见的措施有:采用带轮及输送带或皮带传送时,应选用导电性好的材料制作;用齿轮传动代替带轮传动;使物料与不同材料制成的设备或装置进行摩擦而产生不同极性的电荷,互相中和;搅拌工艺应适当安排加料顺序,以降低静电产生。

2.1.2 降低摩擦速度或流速

油品静电的产生与管道材质、管径大小、油品成分及所含导电粒子的多少、管壁光滑程度、油品流速等多种因素有关。当其他条件固定时主要取决于管内径和流速。管径与流速二者间应满足以下规定:

油品在火车罐鹤管内的限制流速计算公式为:

油品在汽车罐车鹤管内的限制流速计算公式为:

式中:V—最大流速,m/s;D—关闭内径,m。

2.1.3 改变灌装方式

为降低静电产生的几率,在进行油料加注等操作时应考虑以下方式:往油箱、油罐注油时应从底部压入,防止冲击和飞溅,以减少静电产生;若非要从顶部往油箱、油罐注油时,可将鹤管形式改变为不易产生飞溅的倒T型、另加倒流板或者将油品从罐壁慢慢留下等方式减小静电的产生。还应尽量避免不同闪点的油品混合,消除油罐或管道内的杂质或积水,若不能通过控制流速的方式减少静电产生时应考虑在靠近管道出口处加装管道静电消除器以减少静电的产生。

2.1.4 消除人体静电

人体静电是经常被忽略的一个因素。预防人体静电的危害应加强对作业区的管理。工作人员需使用防静电用品(静电鞋、静电服、静电手套);不得穿戴合成纤维、丝绸衣物等进入操作区;应徒手或戴防静电手套触摸接地金属物体后进入工作区;禁止在危险场所穿、脱衣物等。

2.1.5 静电屏蔽法

静电屏蔽法,即将屏蔽导体靠近带静电体放置,以达到减轻静电放电危险和防止静电感应的作用。可整体屏蔽,也可根据需要采取局部屏蔽,可采用网状屏蔽体,也可采用板状屏蔽体。但需要指出,屏蔽并不能消除静电电荷,只是将其屏蔽在密闭空间中。

2.2 静电消除措施

2.2.1 限制危险源法

在易形成静电放电的场所应严格控制可燃物的使用或降低空气中氧的含量。石油行业中,一般都需要大量使用易燃液体和有机溶剂(煤油、汽油等),如采用非燃烧性的苛性钾、碳酸钠等水溶液代替易燃溶剂,会大大降低静电危害的产生几率。实验数据表明若空气中氧含量小于8%,不易引起燃烧或爆炸,因此大型油轮运油过程中,通常采取充填惰性气体的办法降低氧含量,防止火灾、爆炸事故。

2.2.2 抗静电添加剂法

油品电导率过高或过低都不会带上较多的电荷。在油品中加入微量的油溶性抗静电添加剂,使其电导率达到国家标准GB6950-2001《轻质油品安全静止电导率》规定的50pS/m的指标,从而保证轻质油品在装入储罐、铁路罐车、汽车油罐等金属容器后静电电荷安全泄漏。

2.2.3 接地法

接地技术是一种传统的防静电安全措施,得到广泛应用。静电接地与电气设备接地相比无过高要求。已设置防雷接地的设备,其静电接地可与防雷接地共用,但要达到防雷接地的要求。无防雷接地的设备,应单独接地,接地电阻在1k 以下即可;移动设备一般采用鳄鱼嘴夹子、电池夹子等接地,也可采用导电纤维、导电布等进行接地;绝缘体的接地宜采用106~108 的电阻进行静电接地。

2.2.4 增湿法

增湿法是静电泄漏的常见措施,适用于绝缘体上静电的消除。但是增湿主要是增加静电沿绝缘体表面的泄漏,而不是增加通过空气的泄漏表面水分易蒸发或蒸发快的绝缘体,以及孤立的且没有泄漏渠道的绝缘体,增湿是无效的,一旦放电,火花较为强烈,这在危险环境中是不允许的。在产生静电的场所,一般可安装空调设备并设喷雾或挂湿布片,提高空气的湿度;也可用温度略高于绝缘体表面温度的高湿度空气吹向绝缘体以结成水膜,进而泄漏静电。

2.2.5 导电覆盖层法

在易产生静电的绝缘材料表面涂抹一层导电涂料或掺有金属粉、石墨粉等聚合材料的导电覆盖层,也可将静电泄漏。覆盖层可以完全覆盖亦可不完全覆盖,但未涂覆盖层的部分静电不能成为可燃物的引火源。

2.2.6 中和法

中和法是消除静电的常见方法,指的是正电与负电的中和,而静电中和是借助电子和离子来进行的,由静电中和器完成,与抗静电添加剂相比,静电中和器不影响产品质量,使用上也很简便。中和法主要有感应式中和器法、高压静电中和器法、放射线中和器法、离子流中和器法。其中感应式中和器法无需电源。

3.结束语

本文分析了油库中常见的几种静电危害方式,针对不同的危害方式提出了相应的减小或消除静电危害的措施,对于油库的安全工作具有一定的指导意义。

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