化学工业设备中防静电方式

化学工业设备中防静电方式1.前言化工生产过程中不免有很多危险的因素，这当中，静电对生产设备和生产工艺产生很多的为患。接下来我们重点讨论静电起电的原来、静电的危害性和化工设备防范静电的技术措施，以保护设备、人员和财产的安全以及保障生产的正常进行。2.静电起电方式2.1固体起电（1）接触起电。两种不同固体之间的接触可以是两种不同金属、两种不同绝缘体或者两种不同半导体之间的接触，也可能是金属与绝缘体之间、金属与半导体之间或半导体与绝缘体之间的接触。固体间发生接触-分离过程时会发生静电起电现象。（2）剥离起电。互相密切结合的物体剥离时引起电荷分离而产生静电的现象。（3）破裂起电。当物体遭到破坏而破裂时，破裂后的物体会出现正、负电荷分布不均匀现象，由此而产生静电。（4）电解起电。当固体接触液体时，固体的离子会向液体中移动，这使得固、液分界面上出现电流，进而在固、液界面上形成一个稳定的偶电层。若在一定条件下，将与固体相接触的液体移走，固体就留下一定量的某种电荷，即固、液接触情况下的电解起电。（5）压电起电。在给石英等离子型晶体加压时，会在它们表面上产生极化电荷，这种现象称为压电效应。（6）热电起电。若对显示压电效应的某些晶体加热，则其一端带正电，另一端带负电。这种现象称为热电效应。（7）感应起电。感应起电通常是对导体来说的。处于静电场中的物体，由于静电感应，使得导体上的电荷重新分布，从而使物体上的电位发生变化。（8）吸附起电。多数物质的分子是极性分子，即具有偶极子，偶极子在界面上是定向排列的。另一方面，空气中由于空间电场、各种放电现象、宇宙射线等因素的作用，总会漂浮着一些带正电荷或负电荷的粒子。有这些浮游的带电粒子被物体表面的偶极子吸引且附着在物体上时，整个物体就会有某种符号的过剩电荷而带电。2.2液体起电（1）液体介质的流动起电。固体与液体接触时，介质界面处产生偶电层，位于液体侧的扩散层，是带电的可动层。当液体在介质管道中因压力差的作用而流动时，扩散层上的电荷由于流动摩擦作用被冲刷下来而随液体定向运动，这就是液体流动起电机理。（2）沉降起电。当悬浮在液体中的微粒沉降时，会使微粒和液体分别带上不同性质的电荷，在容器上下部产生电位差，这就是沉降起电。（3）喷射起电。当固态和液态微粒从喷嘴中高速喷出时，会使喷嘴和微粒分别带上符号不同的电荷，这种现象称为喷射起电。（4）冲击起电。液体从管道口喷出后遇到壁或板，使液体向上飞溅形成许多微小的液滴，这些液滴在破裂时会带有电荷，并在其间形成电荷云。（5）溅泼起电。当液体溅泼在它的非浸润固体上时，液滴开始滚动，使固体带上一种符号的电荷，液体带上另一种符号的电荷。这种现象称为溅泼起电。（6）气体-液体起电。气体-液体静电起电主要是伴随着液滴的生成而发生的静电起电现象。2.3气体起电气体的静电起电，通常是指高压气体的喷出带电。高压气体喷出时之所以带静电，是因为在这些气体中悬浮着固体或液体微粒。2.4粉尘起电粉体带电的主要机理是快速流动或抖动、振动等运动状态下粉体与管路、器壁、传送带之间的摩擦、分离以及粉体自身颗粒的相互摩擦、碰撞、分离，固体颗粒断裂、破碎等过程产生的接触-分离带电。粉尘带电的静电压高达几千，甚至几万伏。2.5人体起电人体由于行走、操作或与其他物体接触、分离或因静电感应、空间电荷吸附等原因使人体正负极性电荷失去平衡，而在宏观上呈现出某种极性的电荷积聚，从而人体对地电位不为零，对地具有静电能量，这种相对静止的，积聚在人体上的电荷称为人体静电。3.静电引起的故障和灾害3.1静电效应（1）静电力学效应。静电带电体周围存在着静电场，由于在通常条件下，静电场是非均匀的，在静电场被极化的介质微粒会受到电场力的作用，受力的方向指向带电体，即无论带电体带有何种极性的电荷，带电体对于原来不带电的尘埃颗粒都具有吸引力的作用。（2）静电放电的热效应。静电火花放电或刷形放电一般都是在纳秒或微秒量级完成的。因此，通常可以将静电放电过程看作是一种绝热过程。空气中发生的静电放电，可以在瞬间使空气电离、击穿、通过数安培的大电流，并伴随着发光、发热过程，形成局部的高温热源。（3）静电的强电场效应。静电荷在物体上的积累往往使物体对地具有高电压，在附近形成强电场。（4）静电放电的电磁脉冲效应。静电放电过程是电位、电流随机瞬时变化的电磁辐射过程。无论是放电能量较小的电晕放电，还是放电能量比较大的火花式放电，都可以产生电磁辐射。（5）静电放电对人体的电击效应。当人体接近带有静电的绝缘导体时或者带有静电的人体接近接地导体或机器设备等较大金属物体时，只要人体和其他导体间的静电场超过空气的击穿场强时，都会形成静电火花放电，有瞬时大电流通过人体或人体的某一部分，使人体受到静电电击。3.2静电对化工设备的危害形式（1）静电放电引起的生产设备故障。静电放电引起的生产设备故障是由于静电产生的声光等物理现象和电磁波的电气现象所造成的。由于现代化工生产中大量应用自动化控制设备和分析实验仪器仪表，这些设备中又大量使用各种电子元器件，尤其是对于静电放电特别敏感的MOS 型集成电路和场效应晶体管等，当带电体发生间歇性放电，能使上述半导体器件损坏。而当带电体表面电荷密度为10-510-4Cm2时，将发生火花放电或表面放电，在带电体和接地体之间有离子电流流动并辐射电磁波，会引起计算机、电子仪表和继电器、开关等设备中的电子元器件的误动作。（2）静电放电引起火灾爆炸事故。静电电量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电，产生静电火花。在具有可燃液体的作业场所，可能由静电火花引起火灾；在具有爆炸性粉尘或爆炸性气体、蒸汽的场所（如煤粉、面粉、铝粉、氢气），可能由静电火花引起爆炸，进而损毁设备和其他财产。（3）静电放电引起的人体电击。无论是带电体向人体放电，还是人体带电向接地导体放电，由于静电引起的电击电流不是持续通过人体的，而是由静电放电造成的瞬间冲击性的电击，所以对人体造成的伤害较弱，一般不会致死，对人体的影响通常是痛感和震颤，但有时在生产现场往往会产生指尖负伤或手指麻木等机能损伤。静电电击还会引起工作人员精神紧张使工作效率降低，可能因电击时的惊慌失措而发生错误的操作而损坏设备或产生坠落、摔倒等二次事故，其产生的连带后果不可预知。4.化工生产设备防静电措施4.1静电接地（1）接地对象。在仪表控制室、仪表操作间、生产现场的仪表安装地点和分析实验室的所有仪器仪表、电子计算机的金属外壳及金属台架；在易燃易爆场所，凡能产生静电的所有金属容器、输送机械、管道、工艺设备等；加工、输送、储存、使用油类等易燃物体的管道、储罐、漏斗、过滤器、干燥器、升华器、吸附器、反应器、混合器、粉碎机械以及其他有关的金属物体、设备和用具等；处理可燃气体或物质的机械机壳，转动辊筒及一些金属设备；加油站台、油品车辆、船体、铁路轨道、浮顶油罐及其金属浮顶；采用绝缘管道输送物料能产生静电的管道外金属屏蔽层应接地，最好采用内衬有铜丝网的软管并将铜丝网接地；可能产生和积聚静电的固体和粉体作业中的压延机、上光机、各种辊轴、磨、筛、混合器等工艺设备；在易燃液体注入容器（包括包装袋）时，注入口（如漏斗、喷嘴）和衡器（包括称量台面和称重仪表）应接地。（2）接地方式与要求。对于固定式安装的仪器仪表等电子设备，其接地线应采用2.5mm2截面的铜芯电线，接地线应通过压紧端子等连接头用螺母紧固到设备的接地端子或用螺钉紧固到设备的金属壳、架上；形成固化的砂型实体，如：铸造浇铸用的铸型和零件的砂型实体。在铸型中铸造浇铸，即能快速、柔性、准确地生产制造出内腔、表面复杂的金属铸件。这种工艺适合单件、小批量、形状复杂的大中型铸件的新产品试制，特别适合于新设计的机械装备零件的试制。减少了新零件的铸型模具的制造环节，大大缩短了机械产品的新产品试制周期，提高了效率。4.4试制结果试制如期进行，2008年6月22日，在正叶326mm 直径下试验，KPS45-200P 的最高效率达到86%，2008年6月26日在车叶至295mm 叶径下试验，其最高效率为85.5%，在车叶的情况下,效率下降并不多，其它的性能参数也都很理想。按GBT13007-1991离心泵效率标准要求，对448m3h 流量的单级清水泵，其A 线的效率为77.8%，B 线的效率为69.7%。即69.7%以上为泵的及格效率，而77.8%为泵达到优秀标准的效率。KPS45-200的效率为84%，KPS45-200P 的效率不仅高于标准要求，同时也高于基型泵，其性能是非常理想的，设计是成功的。5、结论在产品的设计中，我们一直存在一种误区，喜欢片面地追求最高效率，每台泵最高效率只有一个点，事实上，一台泵的性能范围是包括一个区域的，绝大多数不是在最高效率点工作。按本设计案例可以说明，尽管叶轮与泵壳之间的比转数有一定的差异，通过小的变化，仍可以获得一个性能不错的新泵型。这样我们在如下的一些场合就有实用价值：（1）在需要调整扬程的场合：对于基型泵来说，通过调整叶轮直径也是可以改变扬程的，但相对来说，割叶对效率的影响要更大一些，而且割叶也是有一定范围的。而重新设计一个叶轮，在设计时通过包角、出口安放角、叶轮扭曲形状的改变，在效率保持较高水平的基础上，可以有更大范围的扬程变化。（2）获取不同的流量：通过叶轮出口宽度大小的调整，可改变水泵的设计流量。也许基型泵的性能范围可以覆盖到我们需要的工况点，但不在最佳工况点，其效率并不高，而通过新叶轮的设计，将最佳工况调整至我们需要的工况点，达到量身定做的目的。在一些节能改造的项目中，经常需要对运行效率偏低或工况点偏离设计点较多的泵做改造，通常只改造叶轮就可以有效地达到改造目的。根据对实际工况的检测，准确计算出需要的参数。在原有泵基础上，通过设计一个与泵壳安