靜電火花放電事故案例研究
黃兵:
根據經(jīng)驗,專(zhuān)家認為:靜電引起的點(diǎn)火,大約有80%是由火花放電(Spark Discharges)引起的。這是值得注意的,為了有效預防,需要將導電部件進(jìn)行可靠地接地,因為導電部件可能被直接充電或者通過(guò)電磁感應間接充電。
在許多情況下,導電部件已經(jīng)通過(guò)安裝的方式連接到地。然而,僅憑肉眼觀(guān)察并不總能弄清是否存在足夠的地球耗散。一般來(lái)說(shuō),對地電阻小于1MΩ足以安全地消散靜電電荷(例如油罐車(chē))。對一些小物體(如金屬鼓、人),電阻小于100MΩ是可以接受的。除極小的物品外,所有金屬和其它導電材料都應接地。
實(shí)際應用中,在不清楚的情況下,必須對接地電阻加以控制,例如,通過(guò)使用所謂的千兆歐姆計。如果待測部件主要位于爆炸危險區域,建議使用防爆測量裝置。
案例1:節流閥上的火花
一位細心的工作人員注意到,苯流經(jīng)的一個(gè)節流閥處有黃色火焰。他打電話(huà)給消防隊,以便工廠(chǎng)能夠及時(shí)關(guān)閉,并在可能發(fā)生重大破壞之前撲滅大火(見(jiàn)下圖)。
如圖所示:節流閥安裝在2英寸的不銹鋼管道系統中。它固定在兩個(gè)法蘭之間,兩端用聚四氟乙烯墊圈密封。
首先,管理人員不知道火災發(fā)生的原因。由于整個(gè)管道系統是鋼制的,接地可靠,所以即使是靜電也沒(méi)有受到懷疑。當仔細觀(guān)察時(shí),發(fā)現節流閥是由絕緣聚四氟乙烯墊圈電隔離的。這種情況沒(méi)有被注意到的原因是:一般情況下,固定法蘭連接用的螺絲顯示出連續的導電性。
對節流閥的控制測量表明:接地電阻大于1 TΩ。顯然,它是由流動(dòng)的苯靜電充電的。當充電量足夠高時(shí),節流閥和法蘭之間會(huì )產(chǎn)生火花。(滿(mǎn)足火花放電的條件:主要發(fā)生在相距較近的帶電金屬導體或靜電導體間)。
經(jīng)驗表明,法蘭與墊圈的連接有時(shí)會(huì )出現松動(dòng)。所以靜電點(diǎn)火的解釋似乎是可信的。下面的計算可以支持這個(gè)邏輯假設:
●節流閥在安裝狀態(tài)下的電容為140 pF
●火花電壓實(shí)際值:5 kV。
將這些數據代入能量方程,發(fā)現隔離節流閥上儲存的電荷能量約為1.8 mJ,足以點(diǎn)燃苯/空氣混合物(MIE = 0.2 mJ)。
結論:
在所有可能帶電的導電部位都要檢查對地耗散電阻。如果有必要,必須接地。
案例2:反應釜投料口的火花
事故概述:
反應釜里面的一半混合料(樹(shù)脂+乙酯+正丙酯),放置了一個(gè)小時(shí)以上。投入的是一袋聚四氟乙微粉,該粉外袋是PE膜塑料袋,反應釜外面鋪了一層PE塑料膜。
原因分析:
查資料知:聚四氟乙微粉高電絕緣性、高阻燃性。
首先這是在室溫下進(jìn)行的一個(gè)簡(jiǎn)單的溶劑攪拌過(guò)程,排除化學(xué)反應放熱,那么只可能是靜電放電引起的著(zhù)火。
情形1:反應釜中加入了酯類(lèi)易燃液體,一段時(shí)間與空氣可能形成了可燃氣體氛圍;投料人員是否按規定著(zhù)防靜電服,并且當該工人作業(yè)過(guò)程中是否穿著(zhù)耗散性的鞋子、站在導電地板上均未知,不能排除火花放電的可能。那么事故可能由人體火花放電引燃了反應釜中的空氣、可燃氣體混合物。
情形2:由于聚四氟乙微粉高電絕緣性,投料過(guò)程中可能發(fā)生刷形放電引燃了可燃氣體混合物。
綜上:事故為靜電放電引起,可能由火花放電引起,也可能是刷形放電。