靜電及靜電防護措施

陳星宇

摘 要：靜電積累可引起人身電擊、火災(zāi)和爆炸、電子器件失效和損壞，對生產(chǎn)的產(chǎn)生不良影響。消除靜電影響，需要對靜電的產(chǎn)生的原理和消除方法進行分析。靜電可以在粉塵、液體、氣體中產(chǎn)生，積累到一定程度就會發(fā)生起火甚至爆炸。本文從防止靜電總的原則入手，分別對粉體、液體、氣體產(chǎn)生的靜電及抑制做了分析，并闡述了靜電防護中需要注意的其他事項。

關(guān)鍵詞：靜電；靜電防護

0 引言

靜電是一種處于靜止狀態(tài)的電荷[1]。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電。靜電技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)理論研究、信息工程、空間技術(shù)、計算機工程、大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、環(huán)境保護、生物技術(shù)、織印染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域[2]。現(xiàn)正在形成一個新興的“靜電產(chǎn)業(yè)”。與此同行，由于靜電的積累導(dǎo)致的起火、爆炸、電子器件損壞的案例也逐漸增多[3]。2011年1月12日，河北廊坊市一加油站起火爆炸，事故原因是由于油罐車在卸油時由于罐車靜電放電起火引起的爆炸。2002年12月在江蘇丹陽某廠漿料車間，工人用真空泵吸醋酸乙烯到反應(yīng)釜，桶中約剩下30kg物料時發(fā)生爆炸，事故原因后來查明也是由于靜電產(chǎn)生火花引爆了空氣中的醋酸乙烯蒸氣引起的。由于靜電積累是個緩慢的過程而且不易別人發(fā)覺，所以了解靜電的產(chǎn)生原因和防護策略對安全生產(chǎn)有著重要作用。

1 防止靜電的原則

靜電是常見的過電壓的一種，為防止靜電的干擾和破壞，首先應(yīng)從源頭上加以抑制，切斷來源。其次要在靜電產(chǎn)生后及時的消除靜電的影響?？傮w思想是控制來源，切斷傳播途徑。它的產(chǎn)生主要有兩種形式，一種是摩擦起電，一種是感應(yīng)產(chǎn)生靜電。

2 靜電的產(chǎn)生原因及抑制方法

2.1 固體間靜電產(chǎn)生的原因及抑制方法

兩個不同的物體相互接觸后，由于摩擦力的作用，會在兩個物體表面產(chǎn)生正負相反的電荷，通常發(fā)生在絕緣體與絕緣體之間或者絕緣體與導(dǎo)體之間。這種摩擦引起的靜電，其大小與兩種接觸材料的特性有關(guān)，除此而外，還與現(xiàn)場的濕度、溫度、濕度接觸壓力、物體表面的潔凈度有關(guān)。一般在實際工作中，兩個物體表面的特性是由工作性質(zhì)決定的，要想改變物體表面的特性很難做到。這種情況下，可以通過增加工作環(huán)境中的濕度來降低靜電的積累。除此而外，將金屬物體進行靜電接地，將接地阻值控制在合理范圍可以將積累的電荷逐步泄放，減小靜電電壓，可以降低由于電壓過大引起的火花放電。對于絕緣體表面的電荷，要及時清理物體表面的灰塵，減少灰塵的集聚，保證良好的通風(fēng)環(huán)境，防止由于粉塵集聚達到爆燃點引起火災(zāi)或者爆炸事故的發(fā)生。物體在相互接觸和分離過程中，由于過剩電荷會放電和傳導(dǎo)，或者緩慢的向空間和大地泄露，電荷量減少，電荷的積累會達到緩和。對于電子器件，如電腦主機、網(wǎng)絡(luò)機柜等需要將主機殼體、機柜引腳進行接地，機房內(nèi)應(yīng)敷設(shè)靜電地板并良好接地，可以起到靜電及時泄放的目的。對于靜電極為敏感的現(xiàn)代電子器件、易燃易爆場所，只要微弱的靜電即可能造成事故或火災(zāi)、爆炸，所以除了對生產(chǎn)環(huán)節(jié)各設(shè)備進行靜電接地外，在生產(chǎn)過程中需要將人體所攜帶的靜電及時的泄放，在進入操作間或者敏感部位前，需要將身體靜電泄放完畢，可以通過觸摸靜電泄放柱將身體所帶靜電降低到可接受的水平。

2.2 粉體產(chǎn)生的靜電及抑制

粉體在空氣輸送、皮帶輸送或過篩過程中，會因粉體間或粉體與管壁間的摩擦而產(chǎn)生靜電。如果粉塵在金屬管道內(nèi)輸送，需要控制輸送速度和管道直徑，減少粉塵傳輸過程中的震動、摩擦、和粉塵氣流的急速變化。除此而外，需要將傳輸?shù)慕饘俟艿肋M行靜電接地，靜電接地可以與其他接地共用，如防雷接地、建筑物的基礎(chǔ)鋼筋等。需要說明的是，當所管道內(nèi)所傳輸?shù)姆蹓m為絕緣材質(zhì)且粉塵具有很強的粘附性質(zhì)時，雖然管道外壁進行了靜電接地處理，但由于管道內(nèi)壁粉塵的積累和粘附，會使管道內(nèi)壁形成厚的一層絕緣層，絕緣層內(nèi)壁的靜電將無法泄放，靜電積累到一定程度可能會引起粉塵的起火、爆炸。將絕緣內(nèi)壁進行接地在實際中會非常困難，可以采取將管道內(nèi)的粉塵進行及時清理，可以采用適當?shù)目諝庹駝?，或者停止生產(chǎn)對管壁內(nèi)表面進行定期的清掃。定期檢測管道內(nèi)外管壁的過渡電阻，如果過渡電阻過大，就應(yīng)及時采取措施。

對于傳輸?shù)墓艿啦捎媒^緣材料的物質(zhì)時，靜電的泄放將更加困難，需要通過改變傳輸管道的材質(zhì)以及物料的大小和形狀來減小靜電的產(chǎn)生，也可以在管道內(nèi)安裝靜電泄放針，但泄放針的布置不應(yīng)阻礙物料的傳輸，減小物料與針的碰撞。

2.3 液體產(chǎn)生的靜電及抑制

液體在管路輸送過程中，由于摩擦力的作用，在軟管處和液體間也會產(chǎn)生靜電，此時，液體的流速和液體流動的通暢度會影響靜電的產(chǎn)生。為降低靜電的產(chǎn)生，需要降低流速，增大管道的直徑，盡量減少管道的彎曲和收縮的部分，增加管道的光滑度。對于油罐汽車、其他罐體和其他容器輸送液體時，要減少容器與液體的震動，震動會增加罐體與液體的摩擦從而產(chǎn)生靜電積累。罐體內(nèi)要定期清洗。罐體在泄放液體前，應(yīng)將罐體的靜電泄放完畢再進行下一個工序的操作。

2.4 氣體產(chǎn)生的靜電及抑制

氣體在流動和噴出過程中，由于管口生銹、灰塵等在關(guān)內(nèi)流動時，增加了氣體與管道的摩擦和沖撞，從而產(chǎn)生靜電。要將管道及時的清理，去掉銹蝕和灰塵，確保管道內(nèi)流暢；在氣體出口增加過濾裝置濾掉灰塵及粒子。利用裝于適當位置的防靜電針，可將靜電泄放到大氣中，以防止電位的過度升高。

3 其他注意事項

除降低速度、壓力、減少摩擦及接觸頻率，選用適當材料及形狀，增大電導(dǎo)率等抑制靜電產(chǎn)生的措施外，還應(yīng)注意如下事項：

①接地，即將金屬導(dǎo)體與大地（接地裝置）進行電氣上的連接，以便將電荷泄漏到大地[4]。接地是靜電泄放最為主要的途徑之一，靜電接地的好壞直接影響靜電泄放的效果，所以定期對靜電接地電阻進行檢測，確保接地阻值處于合理范圍內(nèi)。

②消除人為影響。工作人員不應(yīng)穿著絲綢、人造纖維或其他高絕緣衣料制作的衣服，要穿防靜電鞋、佩戴靜電手套減少靜電的產(chǎn)生。

③等電位連接。將兩個以上獨立的金屬導(dǎo)體進行電氣上的連接，使其相互間大體上處于相同的電位，這樣不同部件之間的靜電能夠達到電位平衡，部件之間可以減少火花放電的危險。

③屏蔽。用接地的金屬線或金屬網(wǎng)等將帶電的物體表面進行包覆，此法對于感應(yīng)起電的防護效果較好，尤其是雷雨天氣由于雷電流的作用，會使物體感應(yīng)出與雷云相反的電荷，屏蔽可以降低由于雷電感應(yīng)使物體產(chǎn)生靜電的風(fēng)險。

④對幾乎不能泄漏靜電的絕緣體，采用抗靜電劑以增大電導(dǎo)率，使靜電易于泄漏。

⑤采用噴霧、灑水等方法，使環(huán)境相對濕度提高到60%～70%，以抑制靜電的產(chǎn)生，解決紡織廠等生產(chǎn)中靜電的問題。

4結(jié)論

防止產(chǎn)生靜電或消除靜電的危害是較難的技術(shù)問題。本文從分析防止靜電產(chǎn)生總的原則入手，分別對固體、液體、氣體產(chǎn)生的靜電及抑制方法進行了分析，并提出了補充的防護意見，以期對靜電安全防護起到指導(dǎo)作用。

參考文獻

[1] 吳宗漢. 基礎(chǔ)靜電學(xué)[M]. 北京大學(xué)出版社 ， 2010.

[2] 孫延林 主編，.電子工業(yè)靜電控制技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社 ， 1995.

[3] 劉尚合，譚志良，武占成. 靜電防護工程的研究與進展[J]. 中國工程科學(xué). 2000（11）.

[4] 陳廣文，常天海. 靜電防護的有效方法——接地設(shè)計[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2005（4）.endprint