Основи охорони праці - Запорожець О.І. - 13.3.1. Контроль електростатичних величин

13.3.1. Контроль електростатичних величин

Рівень електризації тіла визначається кількістю зарядів статичної електрики і характером їх розподілу на поверхні і в об'ємі діелектрика.

У виробничих процесах виникає необхідність оцінки рівня електризації з метою зниження заряду до безпечного рівня та розробки способів і засобів захисту від статичної електрики.

До найбільш важливих параметрів електризації відносяться: напруженість електричного поля зарядів статичної електрики, густина поверхневого та об'ємного зарядів, потенціал заряджених об'єктів.

Механічний рух маси зарядженого діелектрика або з'єднання з землею зарядженої поверхні з певною провідністю зумовлює проходження електричного струму.

Для вимірювання потенціалів і напруженостей електростатичного поля, густина поверхневого заряду застосовуються електростатичні, динамічні та електронні електрометри (наприклад, типів "ПК-2-3А", "ИЭЗ-П", "ИСЭП-9", "ИНЭП-2", "DER" та інш.), а також статичні вольтметри (наприклад, С50, С70, С95, С96, С100 та інш.).

Струми електризації звичайно вимірюються мікроамперметрами (наприклад, типів М96, М1690, М1692, М1400 та інш.).

Вимірювання опору поверхні об'єктів здійснюється за допомогою мостів опору (наприклад, типів МО2, МОМ3, Е7-11, М416 та інш.). Опір в рідинах вимірюється приладами (наприклад, типу ЕК6-7, ЕК6-11 та інш.). Електрична ємкість об'єктів може бути визначена за допомогою приладів Е12-1, Е7-11, Е7-5А, МЛ4-ІАМ та інш.

Важливою характеристикою статичної електризації є час t_n, на протязі якого напруженість поля зарядженої поверхні зменшується вдвоє. Для оцінки значення цього критерію необхідний безперервний запис процесів зарядки і стікання заряду. З цією метою застосовуються самописні прилади, наприклад типу Н-37, Н-338 та інш.

Шкала оцінки антистатичних властивостей матеріалів у випадку використання критерію t_n наведена в табл.13.1.

Таблиця 13.1 Оцінка антистатичних властивостей матеріалів

13.3.2. Захист від статичної електрики в виробничих приміщеннях

Під час обслуговування і ремонту сучасного авіаційного, радіотехнічного обладнання обчислювальних пристроїв та засобів автоматики висуваються підвищені вимоги до частоти приміщень і повітряного середовища, пакувальних матеріалів, яким відповідають міцні, не ворсисті, діелектричні матеріали, що легко миються. Однак ці матеріали, як правило, добре електризуються і мають малу рухливість, що сприяє накопиченню електростатичних зарядів і не дозволяє надійно заземлити об'єкт.

Електростатичні заряди можуть виникати як на діелектричних покриттях столів, підлоги, на деталях упаковки-розпаковки виробів, на ізольованих від землі паяльниках, пінцетах, корпусах виробів, так і на одежі людини.

Заряди статичної електрики утворюються на тілі людини під час носіння одягу із синтетичних тканин, під час ходіння по синтетичних підлозі або килиму, під час роботи з наелектризованими виробами і матеріалами, внаслідок тертя об обшивку столів, стільців та інш.

Встановлено, наприклад, що людина, яка іде по сухому килиму, заряджається в середньому до 12 кВ. Максимальне значення потенціалу, до якого може зарядитись людина в результаті контакту взуття і одягу з поверхнею твердих діелектриків, досягає 40 кВ.

Розряд з людини на будь-який предмет чи на іншу людину, яка має відмінний від неї потенціал, може призвести до втрати працездатності, хворобливих відчуттів, зниженню продуктивності праці, а при певних умовах - до вибуху або пожежі.

Зміна потенціалу людини и описується виразом:

Ступінь небезпеки фізіологічної дії електростатичних розрядів на людину, а також запалювальна здатність енергії, що виділяється під час розряду з людини, може бути оцінена за допомогою графіка, показаного на рис.13.2. Дія електростатичного розряду стає відчутною для людини (дільниця І) при потенціалі и 3 кВ. Стійка іскра може виникати вже при 5 кВ (дільниця ІІ). На дільницях ІІІ (до 7 кВ) і ІУ (до 11 кВ) відбуваються відповідно легкий і середній уколи. На дільниці У (до 25 кВ) під час розряду на людину спостерігається легка судорога, на дільниці VI (до 35 кВ) - середня судорога, а при потенціалі понад 35 кВ (дільниця VII) - гостра судорога.

На рис.13.2. показані значення мінімальної енергії запалювання бензину (зона А), етилацетату (зона Б), сірки (зона В), сажі (зона Г).

Для забезпечення електростатичної іскробезпеки повинні виконуватись вимоги ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. "Пожарная безопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.010-76. ССБТ. "Взрывобезопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.018-93. ССБТ. "Пожароискробезопас-ность статического электричества", а також нормативно-технічної документації на об'єкти, в яких застосовуються вогненебезпечні матеріали або які є джерелами розрядів статичної електрики. Методи захисту від статичної електрики умовно поділяються на дві групи. До першої групи відносяться способи, які попереджують утворення електростатичних зарядів: заземлення металевих і електропровідних неметалевих елементів обладнання; збільшення поверхневої і об'ємної провідності діелектриків та інш.

Класифікація основних засобів захисту від статичної електрики наведена в ГОСТ 12.4.124-83. ССБТ. "Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования".

Вимоги електростатичної безпеки до виробничих процесів робочих місць і персоналу під час обслуговування і ремонту авіаційної техніки сформульовані в роботі.

Для електростатичного захисту працюючих у виробничих процесах можуть застосовуватись засоби колективного та індивідуального захисту.

До засобів колективного захисту від статичної електрики відносяться:

1) заземлюючі пристрої;

2) зволожуючі пристрої;

3) антиелектростатичні речовини;

4) екрануючі пристрої;

5) нейтралізатори статичної електрики.

Для відведення заряду з металевого об'єкта, електрично не з'єднаного з землею, найбільш простим і ефективним способом є його заземлення. Для діелектричних поверхонь з високим питомим опором (p>10⁹ Ом-м) заземлення не є ефективним способом електростатичного захисту, оскільки заряд статичної електрики стікає на землю із обмеженої дільниці поверхні, яка межує з місцем підключення заземлення.

У відповідності з роботою опір заземлювального пристрою, призначеного виключно для захисту від статичної електрики, не повинен перевищувати 100 Ом.

За наявності в мережі заземлення захисного опору "10⁶ Ом спостерігається плавне стікання заряду статичної електрики.

Ефективне відведення заряду з тіла людини забезпечують антистатичне взуття, антистатичний спецодяг, килимки, антистатичні браслети, опір стікання струму яких повинен знаходитись у межах 10⁶...10⁸ Ом.

Одним із ефективних засобів зниження електростатичного заряду діелектрика є підвищення його електропровідності застосуванням зволожуючих пристроїв або антиелектростатичних матеріалів. Рекомендується застосування загального і місцевого зволоження повітря в небезпечних за статичною електрикою місцях приміщення до 70 % відносної вологості, якщо це допустимо за умовами виконання технологічного процесу.

Для більшості діелектриків характерна здатність адсорбувати на своїй поверхні тонку плівку вологи. В цій плівці міститься звичайно достатня кількість іонів із розчиненого матеріалу і забруднень, що призводить до підвищення електропровідності діелектричної поверхні.

Характерний графік зміни часу t_n, на протязі якого напруженість електростатичного поля зменшується наполовину, із зміною відносної вологості у виробничому приміщенні, показаний на рис.13.3.

Слід відмітити, що присутність у повітрі водяної пари практично не впливає на його провідність.

У тих випадках, коли за умовами виробництва неприпустимо підвищення відносної вологості, застосовуються анти електростатичні матеріали, принцип дії яких полягає у зменшенні поверхневого або об'ємного електричних опорів твердих або рідких матеріалів.

Позитивний ефект застосування анти електростатичних матеріалів, які наносяться на поверхню, досягається за рахунок підвищення властивостей матеріалів або підвищення провідності безпосередньо за рахунок фізико-хімічних властивостей антиелек-тростатичних речовин. Як правило, тривалість дії вказаних речовин становить від декількох годин до декількох діб.

На відміну від антиелектростатичних речовин, що наносяться на поверхню, речовини, які вводяться в об'єм, дозволяють отримувати матеріали із стійкими властивостями на протязі всього періоду їх експлуатації.

Екрануючі пристрої, що застосовуються для електричного захисту об'єктів, за конструктивним виконанням поділяються на козирки і перегородки.

Наявність на діелектричній поверхні, що захищається, металевої арматури у вигляду смужок або сітки, встановленої на рівні поверхні, є також ефективним способом зниження густини поверхневого заряду статичної електрики.

Для зниження рівня електризації пропонуються нейтралізатори статичної електрики.

За принципом дії нейтралізатори поділяються на індукційні, високовольтні постійної і змінної напруг, радіоактивні (променеві), іонні (ІЕГД) та аерозольні (АЕГД) електрогазодинамічні.

При виборі типу нейтралізатора, призначеного для використання у виробничих умовах, одним із вирішальних факторів є простота його конструкції.

Найбільш простим за технічним вирішенням є нейтралізатор індукційного типу (рис.13.4). Основними функціональними елементами нейтралізаторів указаного типу є електроди з малим радіусом закруглення (10⁴...10⁶ м), що коронують під дією електричного поля поверхневих і об'ємних зарядів статичної електрики; захисний кожух; мережа заземлення. Ефективність роботи нейтралізаторів указаного типу підвищується із зменшенням радіусу закруглення електрода і відстані до зарядженого об'єкта.

З метою зниження порогу спрацювання нейтралізатора в мережу коронуючого електрода включається джерело високої напруги. В цьому випадку нейтралізатор називається високовольтним (рис.13.5). Полярність високої напруги, що подається на коронуючий електрод, повинна бути протилежною в порівнянні з полярністю заряду на об'єкті. У зв'язку з тим, що значення поверхневого заряду об'єкта, наприклад, полімерної плівки, може змінюватись в широких границях з можливою зміною полярності на протилежну, в процесі роботи уніполярного високовольтного нейтралізатора може відбуватись перезарядка поверхні об'єкта. Ефект перезарядки може бути зменшений або повністю виключений застосуванням високовольтних нейтралізаторів із змінною робочою напругою.

Радіоізотопні нейтралізатори не знайшли широкого застосування у зв'язку з малою ефективністю і складною технологією збирання і захоронення радіоактивних матеріалів.

Принцип дії електрогазодинамічних нейтралізаторів оснований на переносі іонів (ІЕГД нейтралізатори) або електрично заряджених аерозольних часток (АЕГД нейтралізатори).

Основні конструктивні елементи електрогазодинамічниого нейтралізатора, генерую чого іони, показані на рис.13.6.

Зміна полярності зарядженої струмини досягається використанням двох джерел високої напруги (ДВН) протилежних полярностей для подачі робочої напруги на коронуючий електрод (голку).

Аерозольні електрогазодинамічні (АЕГД) нейтралізатори (рис.13.7) мають найвищу ефективність в порівнянні з іншими типами нейтралізаторів, тобто максимальне значення нейтралізуючого струму.

Одним із суттєвих недоліків всіх типів газодинамічних нейтралізаторів є аеродинамічний шум, який не дозволяє встановлювати їх в безпосередній близькості від робочих місць без спеціальних засобів захисту від

шуму.