Статическое электричество - это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолированных проводниках.

Контактная электризация может наблюдаться в технологических процессах, сопровождающихся:

• трением,

• измельчением,

• разбрызгиванием,

• распылением,

• фильтрованием,

• просеиванием веществ и т. д.

На поверхности раздела тел на одном из них образуются положительные заряды (+), а на другом - отрицательные (-). Таким образом, образуется двойной электрический слой, аналогичный процессам, протекающим в конденсаторе, емкость которого определяется по формуле:

С = ε ε₀ S / d ,

Где ε - относительная диэлектрическая проницаемость воздуха,

ε₀ - Электрическая постоянная (const),

S - Площадь соприкасающихся поверхностей,

d - Толщина двойного электрического слоя.

В процессе разделения контактирующих поверхностей часть зарядов нейтрализуется, а часть - сохраняется на телах.

Если электропроводность снижается, и процесс разделения происходит быстро, то величина заряда Q снижается незначительно. Это относится прежде всего к диэлектрикам, у которых ρ_Э > 10⁸ Ом.м.

При удалении поверхностей друг от друга d увеличивается, С снижается, поэтому U = Q/С увеличивается, достигая очень больших значений.

Например, при трении резиновой ленты транспортера о ролики, а также при проскальзывании трансмиссионных ремней относительно шкивов возникают напряжения, достигающие 40 кВ и выше, при механической обработке некоторых полимеров напряжения могут достигать до 20 кВ.

В процессе электризации твердых тел заметную роль играют электролитические явления в пленках влаги, содержащейся на поверхности предметов. Под действием сил трения пленка может отделиться от поверхности тела. При этом часть ионов адсорбируется поверхностью и сообщает телу заряд, величина которого тем выше, чем больше выражены гидрофобные свойства материала.

Электризация возможна также за счет адсорбции ионов из воздуха на поверхности с энергетически насыщенными связями.

Появление зарядов наблюдается при пьезоэлектрических и пироэлектрических эффектах, сопровождающихся перераспределением электронной плотности в массе вещества.

Изолированные от земли тела, попадая во внешнее электрическое поле, способны приобретать заряд за счет электрической индукции.

Особенно опасна индукционная электризация проводящих объектов, так как при разряде с них выделяется большое количество энергии.

При изготовлении, обработке и трнспортировании диспергированных материалов происходит электризация частиц при их соударении друг с другом и со стенками технологического оборудования.

Процесс электризации тем интенсивнее, чем ниже относительная влажность воздуха, выше дисперсность, выше ρ_Э материала и выше кинетическая энергия частиц.

Перекачка диэлектрических жидкостей (бензин, керосин, бензол и др.) по трубопроводам и перевозка в емкостях сопровождается значительной электризацией. Это опасно при транспортировании ЛВЖ с удельным электрическим сопротивлением выше ρ_Э = 10¹⁰ (Ом.м). Электризация жидкостей связана с механическим разделением двойного электрического слоя на границе жидкой и твердой фаз.

Интенсивность образования зарядов тем выше, чем выше скорость движения жидкостей, выше удельное электрическое сопротивление ρ_Э жидкости и больше площадь контакта с твердой поверхностью.

Разбрызгивание жидкостей (при заполнении резервуаров свободно падающей струей) сопровождается электризацией капель.

Истечение струи газа из сопел, аппаратов или баллонов сопровождается образованием электрических зарядов.

На производстве статическое электричество может вызывать:

1. поражение статическим электричеством человека,

2. пожары и взрывы.

Основной нормативный документ - ГОСТ 12.1.018-79. ССБТ. - "Статическое электричество. Искробезопасность".

Воздействие статического электричества

Воздействие статического электричества может проявляться в виде:

1. слабого длительно протекающего тока,

2. кратковременного разряда через тело человека.

Разряд вызывает у человека рефлекторные движения, что может привести к попаданию человека в опасную зону производственного оборудования.

Предельно-допустимая напряженность электростатического поля Е_Д составляет 60 кВ/м при воздействии до 1 часа.

При воздействии от 1 до 9 часов Е_Д = 60/√t , где t - время воздействия, час.

Это условие применяют в том случае, если в остальное время дня напряженность электростатического поля Е_Д не превосходит 20 кВ/м.

Защита от статического электричества

Защита осуществляется в следующих направлениях:

1. уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов,

2. устранение зарядов статического электричества.

Уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов:

• использование слабо электризующихся или не электризующихся материалов (по электризационным свойствам вещества располагают в электростатические ряды в такой последовательности, что любое из них приобретает отрицательный (-) заряд при соприкосновении с материалом, расположенным до него и положительный заряд (+) - при контакте с материалом, расположенным за ним. Например, эбонит-стекло-фторопласт),

• смешивание материалов, которые при взаимодействии с элементами технологического оборудования заряжаются разноименно (Например, 40% нейлон + 60% дакрон - при трении о хромированную поверхность электризации не наблюдается),

• снижение силы трения, площади контакта, шероховатости поверхности, хромирование, никелирование,

• создание воздушной подушки между движущимися материалами и элементами оборудования,

• уменьшение разбрызгивания, распыления или быстрого перемешивания жидкости.

Устранение зарядов статического электричества:

• заземление электропроводящих частей оборудования,

• снижение удельного электрического сопротивления перерабатываемых материалов за счет увеличения относительной влажности воздуха до 65-70%,

• применение нейтрализаторов статического электричества (создающих вблизи наэлектризованного диэлектрического объекта положительные или отрицательные ионы),

• применение СИЗ (антистатические халаты, браслеты, обувь с кожаной подошвой и др.).

6. Производственный шум

Звук представляет собой волнообразно распространяющиеся механические колебания частиц упругой среды (газовой, жидкой или твердой), носящие, как правило, хаотический характер и которые воспринимаются органами слуха человека, в направлении их распространения.

Шум - это совокупность различных по частоте и силе звуков, неблагоприятно воздействующих на слух человека, мешающих его работе и отдыху.

Слышимый шум — 16 - 20000 Гц,

ультразвуковой диапазон — свыше 20 кГц,

инфразвук — меньше 16 Гц,

6.1. Вредное воздействие шума

Воздействие шума на организм человека может проявляться не только в виде специфического поражения органов слуха, но и неблагоприятно воздействовать на многие другие органы и функции организма, например на:

• сердечно-сосудистую систему;

• нервную систему;

• органы пищеварения.

Кратковременное воздействие интенсивного шума приводит к временному снижению остроты слуха с быстрым восстановлением функции после прекращения действия данного фактора (адаптационная защитно-приспособительная реакция слухового анализатора).

Длительное воздействие интенсивного шума может приводить к раздражению слухового анализатора и его утомлению, а затем - к устойчивому снижению остроты слуха.

Наиболее неблагоприятными с этой точки зрения являются высокочастотные (свыше 4000 Гц) импульсные шумы.

Шум вредно влияет на центральную нервную систему. Появляются:

• раздражительность,

• ослабление памяти,

• апатия,

• подавленность,

• изменение кожной чувствительности,

• замедление скорости психических реакций, расстройство сна и т.д.

У лиц, подвергающихся воздействию шума, отмечаются изменения секреторной и моторной функции желудочно-кишечного тракта, сдвиги в обменных процессах (нарушение основного, витаминного, углеводного, белкового, углеводного, жирового и солевого обмена).

6.2. Физические характеристики шума

1. интенсивность звука I = E/S, [Вт/м²]; - количество колебательной энергии, проходящее в пространстве через площадь 1 м² , расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны (E - поток звуковой энергии, Вт; S - площадь м²) ,

2. звуковое давление Р = F/S, [Па]; ( нормальная сила, с которой звуковая волна действует на поверхность),

3. частота f, [Гц].

Учитывая протяженный частотный диапазон (16-20000 Гц) при оценке источника шума, используется логарифмический показатель, который называется уровнем интенсивности:

L_i = 10 lg (I/I₀) , [дБ]

I - интенсивность в точке измерения [Вт/м²]

I₀ - величина, которая равна порогу слышимости 10^-12 [Вт/м²]

При расчетах и нормировании используется показатель — уровень звукового давления.

L_p = 20 lg (P/P₀) [дБ]

Р - звуковое давление в точке измерения [Па];

Р₀ - пороговое значение (на пороге слышимости) 210^-5 [Па].

При I = 10 Вт/м² и Р = 2 .10 ² Па создается ощущение боли в ушах. Эти уровни называются порогом болевого ощущения.

Для оценки уровня шума применяют не абсолютное значение интенсивности и давления, а относительный уровень в логарифмических единицах, характеризуемый отношением фактических значений, создаваемых интенсивностью и звуковым давлением к их значениям, соответствующим порогу слышимости. По логарифмической шкале прирост интенсивности и звукового давления в 10 раз соответствует приросту ощущения на 1 единицу, названную БЕЛОМ (б).

При оценке шума и нормировании эта величина называется логарифмическим уровнем звука.

L = lg (I_А/I₀) =2 lg (P_А/P₀ ), [БА]

Р_А - звуковое давление в точке измерения по шкале А прибора шумомера, т.е. на шкале 1000 Гц.

Весь диапазон энергии, воспринимаемый органами слуха, укладывается в этих условиях в 13-14 Б. Для удобства пользуются не белом, а единицей в 10 раз меньшей. Называемой децибелом (дб), которая соответствует минимальному увеличению силы звука, различимому ухом человека. Эту величину можно определить по формуле:

L = 10 lg (I_А/I₀) =20 lg (P_А/P₀ ), [дБА]