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1、 1 防静电安全技术讲座 主讲 姚战彪2011年07月19日 2 3 4 目录 一 防静电相关术语二 常见的静电放电现象三 静电的危害四 静电产生的原理五 静电释放的形式及特点六 防静电安全技术措施七 静电事故预防及案例分析八 防静电实施范例 5 一 防静电相关术语 静电 物体表面过剩或不足的静止的电荷 静电场 静电在其周围形成的电场静电放电 ESD 两个具有不同静电电位的物体 由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移 静电电场的能量达到一定程度后 击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电 静电敏感度 元器件所能承受的静电放电电压静电敏感器件 对静电放电敏感的器件接地 电气连接到能
2、供给或接受大量电荷的物体 如大地 船等 中和 利用异性电荷使静电消失防静电工作区 配备各种防静电设备和器材 能限制静电电位 具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地 6 静电感应 当带静电的物体靠近某一介质时 在该介质表面因感应而带电荷 并形成感应电场 中和 利用异性电荷使静电消失 硬接地 直接与大地电极作为导电性连接的一种接地方式 R 10欧姆 软接地 通过一足以限制流过人体的电流达到安全值的电阻连接到大地电极的一种连接方式 ESD保护材料 具备下列特征的材料 a 防止产生静电摩擦起电 b 免受静电场的影响 C 防止与带电人体或与带电物体接触而产生直接放电 一 防静电相关
3、术语 7 二 常见的静电释放现象 人接触带静电物体的现象 8 二 常见的静电释放现象 雷电也是电荷释放的一种形式 9 哎呀 静电释放 二 常见的静电释放现象 10 二 常见的静电释放现象 俺的神啊 静电这么厉害 该买个增湿器了 11 三 静电的危害 静电的危害有三种 工作 一是可能引起爆炸和火灾 静电的能量虽然不大 但因其电压很高且易放电 出现静电火花 二是可能产生电击 静电产生的电击虽然不会致人死亡 但是往往会导致二次事故 因此也要加以防范 三是可能影响生产 在生产中 静电有可能会影响仪器设备的正常运行或降低产品的质量 此外 静电还会引起电子自动元件的误操作 12 静电危害 生活 一 在飞机
4、机体与空气 水气 灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电 如果不采取措施 将会严重干扰飞机设备的正常工作 使飞机变成聋子和瞎子 二 漆黑的夜晚 人们脱尼龙 毛料衣服时 会发出火花和 叭叭 的响声 这对人体基本无害 但在手术台 除电火花会引起麻醉剂的爆炸 伤害医生和病人 人们常说 防患于未然 防止产生静电的措施一般都是降低流速和改造起电强烈的工艺环节 采用起电较少的设备材料等 最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地 这样可以把电荷引人大地 避免静电积累 三 静电的危害 13 四 静电产生的原理 14 四 静电产生的原理 15 四 静电产生的原理 16 四 静电产生的原理 17 四 静电产生的原理 生产过程
5、中静电的产生 18 四 静电产生的原理 小结 19 五 静电释放的形式及特点 20 五 静电释放的形式及特点 火花放电 定义 在大气压或高气压下的一种气体放电形式 因放电通道似火花而得名 特点 带电体之间发生的通道单一的放电 火花放电有明亮的闪光和有短促的爆裂声 其引燃危险性很大 雷电是大规模的火花放电 21 五 静电释放的形式及特点 22 刷形放电和传播型刷形放电 都是发生在绝缘体表面的有声光的多分支放电 当绝缘体背面紧贴有金属导体时 绝缘体正面将出现传播型刷形放电 同一绝缘体上可发生多次刷形放电或传播型刷形放电 刷形放电有一定的引燃危险 传播型刷形放电的引燃危险性大 五 静电释放的形式及特
6、点 23 五 静电释放的形式及特点 24 五 静电释放的形式及特点 传播型刷型放电 25 电晕放电 五 静电释放的形式及特点 是发生在带电体尖端或曲率半径很小处附近的局部放电 电晕放电可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光 电晕放电一般没有引燃危险 尖端放电 带电体的尖端最容易聚积电荷而产生放电现象 这种现象叫尖端放电 避雷针一般都做成尖形 就是利用尖端放电 尖端放电是在强电场作用下 物体尖锐部分发生的一种放电现象 属于一种电晕放电 26 放电特点 尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种 在导体带电量较小而尖端又较尖时 尖端放电多为电晕型放电 这种放电只在尖端附近局部区域内进行 使这部分区域
7、的空气电离 并伴有微弱的荧光和嘶嘶声 因放电能量较小 这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源 但可引起其它危害 在导体带电量较大电位较高时 尖端放电多为火花型放电 这种放电伴有强烈的发光和破坏声响 其电离区域由尖端扩展至接地体 或放电体 在两者之间形成放电通道 由于这种放电的能量较大 所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大 五 静电释放的形式及特点 27 五 静电释放的形式及特点 锥形放电 向尺寸比较大的容器内充填绝缘性粉体的时候 发生在圆锥状表面的放电叫圆筒放电 圆筒放电的确切条件不是和确定 但是 粉体的粒径在1mm以上 粉体的电阻率在1010 m以上的时候 很容易发生圆筒放电 思考 1
8、 在我们工作过程中都存在哪些形式放电 2 我们应该控制哪种静电释放 28 六 防静电安全技术措施 1 接地2 等电位3 中和4 静电场屏蔽5 湿度控制6 材料选择和工艺控制避免产生静电 静电控制的6种方案 29 一 接地 六 防静电安全技术措施 基本原理 将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地 具体实施方法 1 所有的设备全部接地2 所有的工具及辅助设施全部接地3 一线所有的人员穿放静电服装4 所有金属导体全部采取接地措施 防静电鞋 30 静电接地分为直接接地与间接接地 直接接地 通过金属导体使物体静电接地称为直接静电接地 简称直接接地 间接接地 通过非金属导体 防静电材料或其制品使物体静电
9、接地称为间接静电接地 简称间接接地 危险静电场所常用的另外一种措施 就是跨接 接 跨接 搭接 当静电危险场所存在多个彼此相距很近的小型金属物体时 可将这些金属体串联起来 然后将其中一个物体进行直接接地 这种金属物体间的连接方式称为跨接 搭接 六 防静电安全技术措施 31 静电泄漏电阻和静电接地电阻在概念和量值上是有区别的 在一般情况下 静电泄露电阻值非但不等于接地电阻值 也不等于静电接地电阻值 只有当金属物体直接接地 就是说被接地体本身的电阻可以忽略不计 时 静电泄漏电阻才近似等于静电接地电阻 而对于间接接地的静电导体或静电亚导体 这两者往往相差很大 因为必须涉及被接地物体本身的电阻 注意 六
10、 防静电安全技术措施 防静电接地电阻小知识1 每组专设的静电接地体 其接地电阻阻值一般情况下应小于100欧姆 2 静电接地支 干线等金属体的电阻值可忽略不计 32 二 等电位连接 六 防静电安全技术措施 基本原理 将所有部件全部使用静电导线连接起来 使其处于等电位状态 避免静电的释放 具体实施方法 1 所有的部件均连接起来2 所有的设备及工具连接起来3 所有接触的器件或部位具有共同的静电接地释放点 33 三 中和 离子化 六 防静电安全技术措施 基本原理 电离空气产生正负离子 中和静电电荷 具体实施方法 1 使用离子风机 离子风枪 离子棒等 使用对象 绝缘体或静电太大接地泄放太慢的情况 离子棒
11、 离子风机 34 四 静电场屏蔽 六 防静电安全技术措施 在静电屏蔽的作用下 带电体发出的电力线 一部分或全部终止在金属屏蔽体里内侧的感应电荷上 从而减少或消除了带电体对其周围导体的静电感应作用 也可以防止被屏蔽物周围带电体的静电感应影响 静电接地是静电屏蔽技术中的重要一环 屏蔽体上的自由电荷是通过接地连接系统导入大地的 其接地方式为直接接地 35 六 防静电安全技术措施 五 湿度控制 当空气的相对湿度在65 70 以上时 物体表面往往会形成一层极微薄的水膜 水膜能溶解空气中的CO2 使表面电阻率大大降低 静电荷就不易积聚 如果周围空气的相对湿度降至40一50 时 静电不易逸散 就有可能形成高
12、电位 增加空气湿度的常用方法是向空气中喷水雾 一般均选用旋转式风扇喷雾器 不过该机不防爆 必须从墙外吹入 36 六 防静电安全技术措施 六 材料选择和工艺控制避免产生静电 尽量避免使用绝缘性材料的容器 内侧有绝缘涂层的金属容器和工具 即使对绝缘性容器接地 由于不释放电荷同样会引起静电灾害 特别是最小着火能量在3mJ以下的粉体 最好不要使用 同时 要注意作业者被电击 工艺设计过程中务必将静电安全设计纳入到设计范围 使用导电性能良好的设施 如不锈钢管道等 37 七 静电事故预防及案例分析 静电放电引起燃烧和爆炸的条件 燃烧或爆炸 静电释放能量达到周围可燃物的最小点火能量 达到周围可燃物的爆炸极限或
13、燃烧浓度 氧气浓度达到燃烧或爆炸的条件 1 有产生静电的条件 2 能积累足够的电荷及足够的放电电压 3 有能引起放电引爆的合适间隙 4 火花要有足够大的能量 5 被引燃的可燃气体在爆炸极限之内 38 上述公式不能简单地用来判断绝缘物的引爆的危险性 因为带电物体是绝缘体时 各部分的电位不一定相等 也不能一次放电而将其电荷全部放完 实际放电能量比计算值小得多 放电火花点燃可燃气体时 如果此气体与空气混合的比例处于最佳爆炸极限内 引爆的火花能量存在一个极小值 通常把它叫做最小引燃火花能量 是判断可燃气体能否引爆的一个重要数据 静电火花能量可以用下式计算 W 1 2 CV2 1 2 QV Q2 2C
14、七 静电事故预防及案例分析 39 影响静电电量大小的几个因素 七 静电事故预防及案例分析 40 七 静电事故预防及案例分析 41 七 静电事故预防及案例分析 42 七 静电事故预防及案例分析 2010年3月17日上午10时许 某化学有限公司 以下简称甲公司 车间抽虑烘干工段工人智某 黄某和王某对车间前道工序合成的含有易燃溶剂正己烷的产品进行过筛干燥作业 约11时20分左右 黄某在向双锥干燥机内真空进料时发生爆炸并引起火灾 事故造成黄某当场死亡 王某受伤住院治疗 爆炸导致双锥干燥器进料口对面墙体 北墙 为非承重墙 倒塌 南填充墙发生位移 东西填充墙出现多道错位和偏移裂缝 烘房窗户玻璃因爆炸冲击波
15、被震碎 案例一 请分析发生事故的原因 43 七 静电事故预防及案例分析 甲公司员工从地面上塑料盆中真空吸含的少量环己烷溶剂的苯胺衍生物进入双锥真空干燥器 环己烷 闪点 25 5 沸点 68 7 爆炸范围 1 2 6 9 最小点火能 0 24mJ 极易燃 其蒸气与空气可形成爆炸性混合物 遇明火 高热 静电极易燃烧爆炸 在负压下更易挥发 快速流动的物料与塑料进料管管壁摩擦产生静电 因无有效的静电消除措施导致静电积聚 当静电积聚到一定程度时放电产生火花 同时 双锥真空干燥器内吸料时带入的空气与负压下挥发出的正己烷形成的爆炸性混合气体 遇静电火花产生爆炸 爆炸致现场的物料等可燃物起火 原因分析 44
16、七 静电事故预防及案例分析 2010年4月6日上午4时左右 某化工有限公司 以下简称乙公司 车间操作工唐某从结晶釜中将含有石油醚的物料放到抽虑槽中 先通过真空抽虑将石油醚分离 约5时30分左右 唐某用内穿有防静电接地铜带的塑料软管向真空干燥器中抽料 因塑料软管内穿的防静电接地铜带变形导致管道堵塞影响进料 唐某便擅自将塑料软管内穿的防静电接地铜带拆除后继续抽料 约5时50分左右正在抽料的抽滤池起火燃烧 经企业和消防人员及时扑救 在较短时间内扑灭了大火 未造成人员伤亡和重大财产损失 案例二 请分析发生事故的原因 45 七 静电事故预防及案例分析 乙公司车间抽虑槽中的物料经真空抽滤分离后 仍残留有易挥发的低闪点易燃溶剂石油醚 熔点 73 闪点 20 引燃温度 280 爆炸上限 V V 8 7 爆炸下限 V V 1 1 极度易燃 具强刺激性 其蒸气与空气可形成爆炸性混合物 遇明火 高热能引起燃烧爆炸 燃烧时产生大量烟雾 与氧化剂能发生强烈反应 高速冲击 流动 激荡后可因产生静电火花放电引起燃烧爆炸 其蒸气比空气重 能在较低处扩散到相当远的地方 遇火源会着火回燃 抽料时 无防静电接地铜带的塑料软
