靜電火花放電事故案例研究
黃兵:
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),專家認(rèn)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(yù)防,需要將導(dǎo)電部件進(jìn)行可靠地接地,因?yàn)閷?dǎo)電部件可能被直接充電或者通過電磁感應(yīng)間接充電。
在許多情況下,導(dǎo)電部件已經(jīng)通過安裝的方式連接到地。然而,僅憑肉眼觀察并不總能弄清是否存在足夠的地球耗散。一般來說,對(duì)地電阻小于1MΩ足以安全地消散靜電電荷(例如油罐車)。對(duì)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(dǎo)電材料都應(yīng)接地。
實(shí)際應(yīng)用中,在不清楚的情況下,必須對(duì)接地電阻加以控制,例如,通過使用所謂的千兆歐姆計(jì)。如果待測部件主要位于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,建議使用防爆測量裝置。
案例1:節(jié)流閥上的火花
一位細(xì)心的工作人員注意到,苯流經(jīng)的一個(gè)節(jié)流閥處有黃色火焰。他打電話給消防隊(duì),以便工廠能夠及時(shí)關(guān)閉,并在可能發(fā)生重大破壞之前撲滅大火(見下圖)。
如圖所示:節(jié)流閥安裝在2英寸的不銹鋼管道系統(tǒng)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(zāi)發(fā)生的原因。由于整個(gè)管道系統(tǒng)是鋼制的,接地可靠,所以即使是靜電也沒有受到懷疑。當(dāng)仔細(xì)觀察時(shí),發(fā)現(xiàn)節(jié)流閥是由絕緣聚四氟乙烯墊圈電隔離的。這種情況沒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(xù)的導(dǎo)電性。
對(duì)節(jié)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(dāng)充電量足夠高時(shí),節(jié)流閥和法蘭之間會(huì)產(chǎn)生火花。(滿足火花放電的條件:主要發(fā)生在相距較近的帶電金屬導(dǎo)體或靜電導(dǎo)體間)。
經(jīng)驗(yàn)表明,法蘭與墊圈的連接有時(shí)會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)。所以靜電點(diǎn)火的解釋似乎是可信的。下面的計(jì)算可以支持這個(gè)邏輯假設(shè):
●節(jié)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(shù)據(jù)代入能量方程,發(fā)現(xiàn)隔離節(jié)流閥上儲(chǔ)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(jié)論:
在所有可能帶電的導(dǎo)電部位都要檢查對(duì)地耗散電阻。如果有必要,必須接地。
案例2:反應(yīng)釜投料口的火花
事故概述:
反應(yīng)釜里面的一半混合料(樹脂+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(yīng)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)簡單的溶劑攪拌過程,排除化學(xué)反應(yīng)放熱,那么只可能是靜電放電引起的著火。
情形1:反應(yīng)釜中加入了酯類易燃液體,一段時(shí)間與空氣可能形成了可燃?xì)怏w氛圍;投料人員是否按規(guī)定著防靜電服,并且當(dāng)該工人作業(yè)過程中是否穿著耗散性的鞋子、站在導(dǎo)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(yīng)釜中的空氣、可燃?xì)怏w混合物。
情形2:由于聚四氟乙微粉高電絕緣性,投料過程中可能發(fā)生刷形放電引燃了可燃?xì)怏w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。