这是石油静电ppt,包括了常用静电术语,静电的产生,静电放电形式,静电危害的特点和类型及形成静电危害的条件等内容,欢迎点击下载。
b、静电电荷处于相对稳定的状态,由它引起的磁场效应较之电场效应可以忽略不计。
电位是个位置函数,静电场中某点电位是指单位电荷从参照点(一般取大地)移到该点所做的功。两点之间的电位差则称为电压。
在石油静电中经常引用的是液面电位,与油罐的安全有联系。如公路罐车或槽车液面电位超过20kV就可能出现放电现象,超过58~61KV就可能出现引燃性的火花放电。所以,有的建议将35kV或45kV作为油面的安全界限,国内标准安全油面电位为12kV。
表示单位时间内通过燃油系统某截面的电荷量,单位为安培(A)或微安(A),
由于泄漏,系统中各处的流动电流并不一样,而是时间或管长的函数。如果时间或管长足够长,则可能有饱和值或稳态值。
它可以定量地反映燃油内电荷积聚的情况,例如槽车进口安全电荷密度为30C/m3,它们可以限制油面的放电。
对烃蒸汽来说,两金属电极放电最小点火能为0.26毫焦耳,超过此能量的放电被认为是危险的。
在固体接触表面形成等量异号的电荷层,也称双电层,由于形成接触电位差时,接触面之间的距离很小,小于25埃(1埃=10-10米),故单位接触面间的电容较大,虽然只有几伏的接触电势差,如果使接触面同时全面分开,并尽量的减少两边电荷的倒流,则分开后两物体都将带有很高的电位。
摩擦只不过是接触分离的一种特殊形式。摩擦的作用仅在于增加两种物质达到一个分子距离以下的接触面积,再把两物体分开时就各带有不同符号的静电。
两种不同的金属A和B接触后,产生电势差,这个电势差VAB一般在十分之几伏到几伏之间,同时发现不同金属的带电极性存在着一定的关系,可以排列成一个系列,即:(+)铝、锌、锡、镉、铅、锑、铋、黄铜、汞、铁、钢、铜、银、金、铂、钯、MnO2、PbO2(-),按以上这个顺序排列,前后两固体接触时,前者带正电,后者带负电。
电场作用在中性导体时,该导体的自由电子受到电场力的作用将逆着外电场的方向移向导体的一端,而另一端即显正电,这个现象叫静电感应。
一般是随着“啪”的较强声响与图所示的树枝状发光的放电,在带电很多的物体(一般为非导体)与其离数厘米以上的较平滑形状的接地导体之间易产生这种放电。
在带电物体与接地导体的形状都较平滑时,伴随着强烈的声响和图示的一条发光而在大气中突然产生的放电。
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。
例如,汽油类蒸气混合物,大约只需要能量为0.2毫焦的放电火花即可引燃;而当人体静电电压为2000伏、人体对地电容为200微微法时,可以计算出火花放电能量为:0.4mJ,即放电火花能量为混合物引燃能量的两倍,完全可能引起蒸气混合物燃烧或爆炸。
地面、鞋以及衣服的电阻对人体静电的影响很大,电阻越大,静电衰减越慢,静电电压也越高。
油品在搅拌、沉降、喷射、流动等过程会产生静电。这种静电对易燃液体和可燃液体如石油产品中的汽油、航空煤油等燃料油品以及苯、二甲苯等化工原料是一种潜在的火源。
结论:在227起火灾事故中,由静电火源引发的事故24件,约占9%,占第四位,仅次于泄漏、过热、自燃火灾几率。
汽、煤等燃料油及苯类,電阻率一般在1012~ 1013欧姆厘米之间(电导率在0.1 ~ 1pS/m),是易于发生静电的物质 。
油品里混入水分,不论是在输送管中还是在储油罐里,都增加了带电危险性,下表反映了喷射燃料油加水后对带电的影响。
流动带电包括电荷发生、电荷积聚、异电复和和电荷流散等过程。最终的稳态值是上述过的综合效果,一般简称电荷的积聚。
过滤器是燃油加注系统的主要静电源,它们可以将系统带电提高10-200倍以上。过滤器起电高的原因有以下两点:
2)过滤器材料表面一般要经过特殊的树脂处理,以达到补强、分离水或聚水等要求,而这些树脂大都是高起电材料,有利于电荷的发生。
加油中如果油罐中出现了与地绝缘的金属或其它导体,将是十分危险的,不少人做过试验,在这种场合油面电位只要1~2kV就可以出现引燃性的放电。
第一,这类导体具有“电容器”作用,在油罐内可以收集电荷,使介质电荷局部集中。
第三,金属电极间的放电能量强,容易点燃可燃混合气。有实验指出,油面对金属电极放电的能量约为4.7毫焦耳(mJ) 。
由于集肤效应,罐内油面处的电荷密度要比液下高些。金属电极的引入使金属电极附近电场畸变,局部电场强度增高,容易发生静电放电。
实验和理论计算都表明,油罐上方出现金属突出物时,发生静电放电所需要的平均电荷密度要比通常的安全界限小得多。
例如Butter Worth等人(1981年)对一个14×14×16m3油舱的模拟计算表明,当舱顶装有洗舱喷嘴时,喷嘴附近电场强度增加了二~三倍,油舱平均电荷密度在0.1C/m3时,该处就足以产生引燃性的静电放电。
去除引燃三要素中的任何一项,都可以达到静电防灾的目的。在静电发生静电积聚静电放电的过程中,杜绝或减缓其中任何一个环节的过程,都可以达到消除静电灾害的目的。而在每一个环节中,都可以根据设备条件和操作条件,采取有针对性的技术措施。
对加油设备来说,接地电阻一般要兼顾防雷接地的要求。作为防雷的电气连接,系统接地电阻不能大于10,但作为静电通道来说,1k的电阻是足够了。例如流动加油工具的导电拖地带,一般规定为100。导电轮胎和胶管,一般建议为103~106,这也是合格的。对静电接地电阻阻值的要求一般不高,但一定要强调连接可靠。
跨接是保证系统各个部分处于接地状态的措施。在系统的下列部分应注意采取跨接措施:管线法兰之间、零部件与管线之间、管线与设备的活动连接部分、加油系统与接受油箱的连接部分、非金属器材中间或非金属两侧的金属部分等。跨接的目的,除了保证系统各部分充分接地之外,还可以防止设备接地不连续处在加油中出现跳火的现象。
1. 上述速度公式仅限于管线加油系统给槽车加油的情形。如果系统中有过滤器则不适用,除非过滤器后有100秒以上的滞留时间。公路罐车可以采用此公式,其他类型油罐如立式大型油罐则不适合。
2.极限速度的确定应结合现场电荷密度的调查进行修正。电荷密度的调查有两种办法,一是用电荷密度计在线静电分析仪取油样监测。
1从静电安全性来说,落管浸没式加油最好,其次是底部加油,最差的是顶部喷溅加油。只能采取顶部喷溅式加油时,必须降低装车速度,并采取其他安全防护措施。
3为了改善电荷的分布,底部进油时油罐口应有缓冲板,或采取同时进入几个隔舱的岐管加油方式。顶部加油时,可以选择的分流头,如“T”型头、网筛式加油罩等。
油罐加完油后要规定一个静置时间。这项措施对于加完油后还要进行检尺、测温、取样等罐上作业的,更为必要。静置时间的长短,主要取决于油品的电导率和油罐尺寸的大小。表3-2是美国石油协会(API)和日本《静电安全指南》,也是国标GB12158-1990推荐的静置时间,它是以实验和实践经验为依据的。通常,铁路槽车和汽车罐车要求1~2分钟,而大型油罐和船舱则要求30分钟以上。
非金属材料在燃油系统中的推广使用是一种趋势,它们的优点是成本低、耐腐蚀,对保护油品质量有利。但是它们高的电阻率也增加了作业的静电危险性。
②玻璃钢管的泄电能力,建议采用玻璃钢管线时,弛张时间应比钢管的长30%。
④如果玻璃钢管在地上使用,内壁应涂以表面电阻率R<109的导电漆。
由于机动性好,连接方便,橡胶软管被广泛用于加油系统中。但是胶管的起电现象很早就引起了人们的注意,例如KIinkenberg1962年指出,在机场使用绝缘胶管输送高电荷密度燃油是危险的。它们不仅泄漏电荷慢得多,而且表面可以带上上万伏的电压。
①橡胶软管内部如果不埋入金属联结线,它们的起电和泄电都远较有埋线的胶管差。
②胶管起电比金属管高,对3吋、4吋胶管流量应控制在1800升/分以下,2.5吋胶管应控制在1140升/分以下。
③用胶管输送高电荷密度的燃油时,它们表面的高电压是引人注目的。胶管中段可以测得6kV的表面电压。如果用接地探针接近的线C的放电,足以点燃可燃混合气。国外目前多采用导电胶管,胶管电阻不大于107,在通常情况下最大表面电压Vmax约1kV,一般是没有危险的。
为了保证油品质量,一些金属设备油箱或油罐要求内部涂覆防腐涂层如环氧漆等。
①不管是什么涂料,它们对油箱加油的静电积聚,即表面电压的上升率没有什么影响,
②不同电阻率的涂料,对燃油电荷泄漏的影响不一样。国家标准GB13348-1992已规定,防静电涂料体电阻率应低于108m,面电阻率应低于109。
顾名思意,消静电器是专门用以消除燃油中静电电荷的设施。为了达到消电目的,理论上有如下途径:
1、注入反极性电荷进行中和。它们可以是有源的(外加电源),也可以是无源的(感应式)。
国内外的试验都表明,感应式消静电器的消电效率较高。国产XDG100-I消静电器在2500升/分流量内可以将350C/m3 电量降到20C/m3 以下,消电率高于90%。
①消静电器的消电能力随进口电荷密度的增加而增加,因此进口电荷密度在宽范围内变化时,出口电荷密度变化甚小,基本都在30C/m3 以下。
②由于消静电器出口电荷密度稳定,且基本上小于各国公认的安全界限,因此消静电器的安装位置应尽可能放在出口端。
③消静电器使用过程中,消电效率随内壁沉积物的增加而有所下降。消静电器的维修(擦洗内部沉积物)时间可订为一年~二年,同过滤器维修时间一致。
④消静电器的放电电流不连续,出口电荷密度在时间上存在着所谓“振荡”现象。出口后面的管线部分不应有孤立导体,否则会出现脉冲高压和放电可能。XDG100-I消静电器在现场使用中开启时间一般不超过10秒,有时观察不到开通时间,基本不影响现场的使用。
利用弛张原理消散电荷,仍然是目前应用最多的一种消电手段。对燃油过滤/分离器电荷的弛张,一般建议100秒以上。弛张时间可以规定为30秒。30秒的弛张时间一般可以达到30C/m3 以下的弛张需要。这个新建议已编入美国《过滤器下游固定设备的新设计规范》中,并为大多数人接受。
在有些场合,仅仅利用加油管线来弛张电荷是困难的,此时可以设计一个专用的弛张器。弛张器的设计原则,可以按30秒的建议设计,也可以按消散电荷的要求进行。
抗静电剂是目前广泛使用的消电措施。它是向燃油内加微量有机金属盐,提高燃油的电导率和电荷弛张能力,以防止电荷在油罐内积聚,达到消电的目的。
1抗静电添加剂是一种活性剂,贮运中有损耗,现场使用要经常检查它们的电导变化。燃油的电导率不能低于100cu。
2使用抗静电添加剂的燃油,要注意避免作业中有喷雾和泡沫。建议,使用抗静电添加剂时,油箱进口要加挡板,或其他防飞溅措施。
从过滤器内部抑制电荷的发生,一直是个诱人的题目。六十年代初就有人(Leonard)进行了实验研究,一直到七十年代人们才提出了一些具有实用价值的抗静电过滤器,如美、英、前苏联等都研制出了低起电的过滤器产品。
国产抗静电过滤芯的技术途径,除了不同极性材料的电中和外,主要是选了低起电的表面材料。
导静电杆是抑制液面电位的有效措施,主要是改变液面电容的变化范围,以抑制油面电位。设计中应掌握以下几点:
2设计位置应在液面电位最高之处,通常可以放在液面几何中心或加油口附近位置上。
3对于大型油罐来说,它们可以和取样管结合起来,即在管上钻若干小孔,使油品充满,以便取样、测温等。这样可以提高罐上作业的安全性。
缓冲板是油罐底部进油口上的一个伞形金属板,主要用以减少加油初期的喷雾现象,以及加油过程中油面电荷的集中
岐管加油也是改善进油电荷分布的一种措施。将有益于电荷的分散,避免了单管加油的电荷集中现象。
按《静电安全指南》要求,该值不能大于1C/件。国内标准不大于0.6C/件。防静电工作服应注意以下几点:
1防静电工作服应穿在最外层。这不仅可以抑制人体的活动带电,而且也有利于抑制感应带电和捕集/吸附带电。
将导电纤维织到织物绳索中,使之具有导电/消电的功能。采用导电绳索必须注意以下几点:
①、采样时必须使用防静电绳,防静电绳的电阻值必须小于109,采样系统必须可靠接地。
③、为了防止人体带电,操作人员必须穿防静电工作服和防静电工作鞋,上罐前必须进行人体放电。
④、作业时不得猛提猛落,上升速度不得大于0.5m/s,下落速度不得大于1m/s。严禁使用化纤布擦拭采样器。
三、在有可燃混合气的环境中,不允许出现静电放电,包括不合理的操作和不合格的测量仪器等所引起的放电。
燃油内的电荷是空间电荷,直接测量是困难的,一般是采取绝缘罐法,将分布参数转化为集中参数进行测量,
电荷密度的测量可以用测量管线流动电流IS除以油品体积流速G的方法来求取,即
测量油品电导率的仪器比较多,基本方法是测量同轴电极间的微电流,当测试电压一定时,就可以得出油品的电导率: 其中d为电极间隙的平均直径,为代表常数。
①探极要干净,不得污染,测量前最好要清洗。测高电导燃油后再测低电导燃油时,一定要清洗。
②测前要检查“校正”是否符合要求,若低于给定的校正值,应怀疑电池电压不足。
在有带电液雾(或粉尘)的场合,空间电荷的测量是重要的,它通过抽风马达强迫带电气流通过筒式电极间隙,当电极电压与带电粒子极性相同时(可调),荷电粒子将向集电极汇集,并通过电流表进入大地。集电极搜集的电荷量与电极电压有关。
放电的测量是分析静电危险程度的重要依据。但是这种测量有两个难处:一是放电过程太短(几毫微秒),二是放电电流范围太大(可以到几安培),很容易对测量电路产生干扰。另外,测量中容易出现予放电现象,也影响测量的准确性。这些和测量技术关系很大。放电的电荷转移量测量,是目前替代放电能量测量的一种方法。
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