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石油化工靜電安全技術(shù)

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石油化工靜電安全技術(shù)
孫可平

上海海事大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師
上海海事大學(xué)靜電技術(shù)研究所所長
中國物理學(xué)會靜電專業(yè)委員會副主任兼秘書長
上海市物理學(xué)會靜電專業(yè)委員會主任
Journal of Electrostatics 十人編委會編委
石油化工靜電安全技術(shù)
1.概述
2.靜電起電機理
3.靜電放電危害及案例
4.靜電危害綜合防治對策
5. GB 13348-2009液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程 修改內(nèi)容簡述

1.概述
人們一般意義上所說的的靜電，是指靜電荷或靜電場。所謂靜電荷，是指相對于觀察者而言靜止的電荷或帶電體。無論是靜電荷或帶電體，都會在空間激發(fā)出靜電場。靜電場才是靜電荷或帶電體的物理本質(zhì)。因為其對外表現(xiàn)是通過靜電場來實現(xiàn)的。靜電場是一種物質(zhì)存在，有能量，有動量，對其中的其他帶電體施加力的作用。
靜電放電（Electrostatic Discharge, 簡寫為ESD）則是另外不同的物理概念或物理過程。因為伴隨著靜電放電，往往有電量的轉(zhuǎn)移、電流的產(chǎn)生和電磁場輻射。

現(xiàn)代靜電學(xué)的主要研究內(nèi)容
靜電應(yīng)用技術(shù)
靜電安全技術(shù)
靜電測試技術(shù)
靜電生物效應(yīng)
靜電基礎(chǔ)理論
抗靜電材料與制品
消靜電設(shè)備

靜電應(yīng)用技術(shù)
靜電除塵技術(shù)
靜電噴涂技術(shù)
靜電復(fù)印與電攝影技術(shù)
靜電分選技術(shù)
駐極體
靜電藥物傳送（electrostatic drug delivery）
靜電推進(electrostatic propulsion)
靜電起電機
靜電安全技術(shù)
船舶靜電安全技術(shù)
石油和石油化工靜電安全技術(shù)
電子行業(yè)靜電安全技術(shù)
雷電與防雷技術(shù)（大氣靜電學(xué)）
橡膠行業(yè)、塑料行業(yè)、制藥、紡織、印刷、面粉、炸藥、電火工品、航空航天等行業(yè)的ESD危害與防治
因此如何進行靜電防護及控制是各行業(yè)非常關(guān)注的安全問題之一 。

2.靜電起電機理
2.1 靜電的產(chǎn)生
2.2 影響靜電產(chǎn)生的因素 
2.3 固體靜電 
2.4 粉體靜電 
2.5 液體靜電 
2.6 氣體（蒸汽）靜電 
2.7 人體靜電

2.1靜電的產(chǎn)生

靜電的產(chǎn)生主要是兩個物體當(dāng)它們相互緊密接觸時，在接觸面產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，而分離時造成兩物體各自正、負電荷過剩，由此形成了靜電帶電。

人類認識靜電的歷史歷程
BC600年即公元前六百年Thales就記載了絲綢與琥珀的摩擦起電現(xiàn)象。我國關(guān)于靜電現(xiàn)象的最早記載見于漢代。東漢王充“論衡”中有“頓牟輟芥”等摩擦起電的論述。西晉張華“博物志”有“今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲”的記載，與我們現(xiàn)代人的生活經(jīng)歷已很接近。

人類認識靜電的歷史歷程
大約幾百年前，人們就發(fā)現(xiàn)了不同金屬之間摩擦帶電的序列不同，排出了早期的靜電起電序列: (+)鋁，鋅，錫，鎘，鉛，銻，鉍，汞，鐵，銅，銀，金，鈀（－）。 1879年Hlmholtz發(fā)現(xiàn)了偶電層理論，可以較好地解釋靜電起電序列。

人類認識靜電的歷史歷程
早在1796年，伏打就發(fā)現(xiàn)，兩種不同的金屬A和B接觸后，如果接觸距離很?。ㄟ_到或小于25×10-8cm），在接觸面上就產(chǎn)生電勢差。該電勢差一般在十分之幾伏到幾伏之間，并且存在著一個系列，即：（+）鋁、鋅、錫、鎘、鉛、銻、鉍、黃銅、汞、鐵、鋼、銅、銀、金、鉑、鈀、MnO2、 PbO2， 前后任意兩種固體接觸時，前者帶正電，后者帶負電。
1879年亥姆霍茲（Helmholtz）指出，在固體接觸面的兩方，形成等量異號的電荷層，如圖所示，稱為偶電層。
A
B
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
現(xiàn)代靜電學(xué)階段：
上世紀(jì)二、三十年代，量子力學(xué)的建立，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。人們對靜電起電規(guī)律的認識，也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。偶電層理論得到了進一步的的完善。Harper1951年根據(jù)金屬勢能井理論，可以定量計算出兩種不同金屬接觸時接觸面上的面電荷密度（見下述）。
兩種金屬接觸分離以后，分別帶上了靜電。這很快得到了實驗證實。
    1932年Kullrath將金屬粉末從銅管內(nèi)吹出去，粉末與銅管經(jīng)歷了接觸分離過程，使這個對地絕緣的粉末發(fā)生器產(chǎn)生了26萬伏的高電壓。并觀測到，吹鐵粉或銻粉時，起電效果最顯著。
兩金屬接觸后再分離產(chǎn)生的靜電起源于接觸電勢差，這一點是由HarPer1951年證實的。根據(jù)金屬內(nèi)電子的勢能井，很容易計算出接觸面上的面電荷密度：
金屬與半導(dǎo)體接觸，同樣出現(xiàn)偶電層。但已不象兩種金屬那樣對稱，半導(dǎo)體表面電荷已有一部分深入到表面層內(nèi)部。1971年Krupp根據(jù)金屬——半導(dǎo)體接觸面的勢壘理論，計算了接觸面上的表面電荷密度:
如果兩種高分子材料相接觸，則面電荷密度
                         
2.2 影響靜電產(chǎn)生的因素
2.2.1 物體的種類 
2.2.2 物體電阻率 
2.2.3 物質(zhì)介電常數(shù) 
2.2.4 雜質(zhì)的影響 
2.2.5 接觸面積、接觸壓力 
2.2.6 分離速度 
2.2.7 環(huán)境的溫度、濕度

2.2.1 物體的種類
接觸分離的兩物質(zhì)的種類及組合不同，會影響靜電產(chǎn)生的大小和極性。

通過大量實測試驗，按照不同物質(zhì)相互磨擦?xí)r帶電極性的順序，人們排出了靜電帶電序列表。下面列舉三個典型的靜電序列表，供參考。

不同的靜電序列
⑴

⑵（+）石棉－玻璃－云母－羊毛－貓皮－鉛－鎘－鋅－鋁－鐵－銅－鎳－銀－金－鉑（-） 
⑶市售常用衣料帶電序列
 （＋）純毛－絳綸綢－窗簾綢－人造棉－富春紡－麻襯－毛腈華達呢－毛絳涼爽呢－棉白布－真絲－美麗綢－平絨－紡毛花呢－凡立?。拇_良－滌卡－麻紗－滌絲綢－花瑤－富古羅－滌腈花呢－喬紗－豬尤皮－人造苯（－）
2.2.2 物體電阻率
物體上產(chǎn)生了靜電,能否積聚起來主要取決于電阻率
	體電阻率	表面電阻率
靜電導(dǎo)體	≦1×106Ω·m	≦ 1×107Ω
靜電亞導(dǎo)體	1×106Ω·m ～1×1010Ω·m	1×107Ω ～1×1011Ω·m
靜電非導(dǎo)體	≧1×1010Ω·m	≧1×1011Ω·m
靜電導(dǎo)體難以積聚靜電，而靜電非導(dǎo)體在其上能積聚足夠的靜電而引起各種靜電現(xiàn)象，靜電亞導(dǎo)體介于其中。
     一般汽油、苯、乙醚等物質(zhì)的電阻率在1010～1013Ω·m之間，它們?nèi)菀追e聚靜電。
     金屬的電阻率很小，電子運動快，所以兩種金屬分離后，顯不出靜電。
水是靜電良導(dǎo)體，但當(dāng)少量的水混雜在絕緣的液體中，因水滴液品相對流動時要產(chǎn)生靜電，反而使液品靜電量增多。
        金屬是良導(dǎo)體，但當(dāng)它被懸空后就和絕緣體一樣，也會帶上靜電。
2.2.3 物質(zhì)介電常數(shù)
介電常數(shù)亦稱電容率，是決定電容的一個因素，物體的電容與電阻結(jié)合起來，決定了靜電起電與靜電消散規(guī)律。
2.2.4 雜質(zhì)的影響
     任何物體都不同程度地含有各種雜質(zhì)，有的雜質(zhì)是自然存在的，有的是加工時加入的，也有的是在貯運過程中難免混入的。
     雜質(zhì)的存在，不僅影響帶電程度，還影響到帶電極性。

2.2.5 接觸面積、接觸壓力
接觸面積關(guān)系到靜電產(chǎn)生的范圍，所以接觸面積越大，靜電產(chǎn)生就越大，接觸壓力越大，靜電產(chǎn)生就越大。
2.2.6 分離速度
物體接觸后分離的速度越快，產(chǎn)生的靜電越大。
2.2.7  環(huán)境的溫度、濕度
環(huán)境的溫度、濕度的不同直接影響物體的表面電阻率及電場的分布。
2.3 固體靜電
上面列出的人類認識靜電的歷程主要是固體靜電。不再贅述。
許多生產(chǎn)工藝過程均可能產(chǎn)生靜電。
固體物質(zhì)大面積的磨擦，如橡膠或塑料碾制、傳動皮帶與皮帶輪或傳送皮帶與導(dǎo)輪磨擦等；
固體物質(zhì)在壓力下接觸而后分離，如塑料壓制、上光等；
固體物質(zhì)在擠出過濾時與管道、過濾器等發(fā)生的磨擦，如塑料、橡膠的擠出等；
固體物質(zhì)的粉碎、研磨和攪拌過程

2.4 液體靜電
     液體在輸送、噴射、混合、攪拌、過濾、灌注、劇烈晃動過程中，會產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。

如在石油化工企業(yè)中，物料反復(fù)的加溫、加壓、噴射、輸送、灌注運輸?shù)冗^程，都會產(chǎn)生大量的靜電，有時達到數(shù)千至數(shù)萬伏，一旦放電可造成非常嚴重的后果。

液體的帶電與液體的電阻率（電導(dǎo)率）、液體所含雜質(zhì)、管道材料和管道內(nèi)壁情況、注液管、容器的幾何形狀、過濾器的規(guī)格與安裝位置、流速和管徑等有關(guān)。 
重點討論一下固體與液體接觸時的偶電層理論。
        亥姆霍茲（Helmholtz）,Perrin,Gouy等人認為：液體與固體之間雖然也出現(xiàn)偶電層，但與兩種金屬固體接觸時的偶電層并不相同。以水在玻璃管內(nèi)流動為例，其偶電層示意圖如圖3-2所示。從圖中可見，偶電層中兩層電荷的分布是不相同的。固體表面上的電荷仍緊貼在固體表面，而液體表面的電荷卻呈擴散分布，電荷已滲透到液體內(nèi)部。而且，在液體中，既有正離子，又有負離子，正離子占優(yōu)勢，而整個偶電層體積內(nèi)還是電中性。只是電荷分布不均勻罷了。
+
+  +  +  +
_  _
+  +  +  +  +  +  +  +  +
_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  
為了下面討論液體流動起電的需要，有必要討論一下液體中的偶電層厚度。假定固體表面吸附的是負離子，液體中是正離子，如下圖所示。很明顯，離界面越近，液體中離子濃度愈大，隨著與界面距離x的增加而逐漸減小，直到某點b才等于液體中離子的平均濃度n(∞)，b點到界面的距離定義為偶電層的厚度，用δ表示。下面求解δ的表式，看它與哪些因素關(guān)。 
 設(shè)離界面距離為x的地方，單位體積中第i型離子的數(shù)目為ni（x），ni（x）與該點的電勢           有關(guān)，用玻爾茲曼方程表示如下：
?

式中，ni(∞) ——遠離界面處i型離子的平均濃度

在 x處的電勢      同時滿足 Poisson 方程：
                         
由上面3式式可得：

為泊凇一玻爾茲曼方程，它是偶電層理論的基本方程。 
用近似解法來求出它的解。將（3-8）式右端指數(shù)按冪級數(shù)展開并取其前兩項得：

因為在遠離界面處是電中性的，因此各種類型離子的電荷總和為0，即
                                  
亦即上式右端第一項為零，于是（3-9）式變?yōu)椋?

式中M2為
           
方程（3-10）的通解為

利用邊界條件：x→∞時      =0
                             x→0時                =
定出積分常數(shù)c1=0,c2=      ，于是得出泊凇一玻爾茲曼方程（3-8）式的近似解為：

式中                ——界面上的電勢

上式表明，偶電層中的電勢在界面處最高，隨著與界面距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的快慢決定于M的值。同時還表明，l/M具有長度的因次，因此稱l/M為偶電層的厚度，并用δ表示，即     
         
如果液體中只有一種正離子和一種負離子，且設(shè)他們的離子價相等；在遠離界面處，由于電中性，兩種離子的平均濃度亦相等，則可寫為：
                                                    
  
由此可知，偶電層的厚度不僅與溫度與介電常數(shù)有關(guān)，還與離子價和離子均勻分布狀態(tài)下的平均濃度n有關(guān)。一定的液體在一定溫度下，離子的濃度越大，偶電層的厚度愈薄，反之亦然。
 必須指出，上述提到的偶電層整體是電中性，是指固體與液體相對靜止而言的。但是，如果二者作相對運動，比如油品在管道中流動時，電中性就會受到破壞，偶電層中兩層電荷被分離，這時就會出現(xiàn)靜電起電現(xiàn)象。
實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固體與液體作相對運動時，滑動不是直接發(fā)生在固體表面，而是在液體內(nèi)部距固體表面有一距離d處的AB面上發(fā)生，如圖3-4所示。AB面叫做滑動面?；瑒用媾c界面的距離d長約為一個分子大小?；瑒用娴拇嬖?，表明了吸附在固體表面上的離子與滑動面內(nèi)的那些液體中離子（指圖中虛線左邊的那些正離子）緊密地結(jié)合成了一個整體。因此，滑動面內(nèi)的那些液中離子與緊貼在固體表面上的離子一樣是不隨液體流動而帶走的。習(xí)慣上常把整個這一部分（即滑動面左邊的全部）叫固定層或吸附層。另一部分（滑動面右邊部分）叫活動層或擴散層。固定層與擴散層之間的電勢差就是所謂的電動電勢（又叫ζ電勢），而固液界面處的電勢
    為總電勢。顯然這是兩種不同的電勢。ζ電勢取決于固定層內(nèi)正負離子電荷的代數(shù)和（即固體表面上吸附的離子與滑動面內(nèi)的液中離子之差），而總電勢決定于固體表面上所吸附的離子量。
偶電層與電動電勢
根據(jù)上式可求得偶電層兩邊的電勢差（ζ電勢）為：
                  
由于d遠小于毛細管的半徑r，所以可以看成平行偶電平面，相當(dāng)于一個平板電容器，可知偶電層間的電場為

當(dāng)沿著毛細管軸向加一個外電場E。時，在擴散電荷層上（圖中的正電荷層）每單位面積作用的靜電力為

此力推動擴散層的離子移動，移動時帶動液體。另外，液體運動時還受到粘滯阻力作用，根據(jù)牛頓公式，單位面積上所受的粘滯阻力
               
因為d很小，在一段很小的距離d內(nèi)速度由零變到u，因此，可用速度隨距離變化的平均變化率u/d來代替du/dr，于是

在穩(wěn)定流動時，靜電力與粘滯力平衡，即
                          
消去δ便得到電滲速度

從上式中可以看出，電滲速度與ζ電勢有關(guān)，它指出了測量ζ電勢的方法。已知液體和外電場時,ε0，εr，μ，E0均已知，只要測出電滲速度，便可從（3-18）求出ζ電勢
通常工程技術(shù)上不是測u值，而是測量單位時間里從毛細管流出來的液體體積V。如果毛細管內(nèi)半徑為 r，截面積則為 πr2，單位時間內(nèi)通過毛細管的液體體積V=πr2u，將此代入，得：

測出了V，即可求出ζ。

若讓液體流動時，使一邊液面上升，另一邊下降則兩邊形成壓力差P，在P的作用下液體發(fā)生倒流。根據(jù)泊氏滯流公式

式中l(wèi)為管長。當(dāng)電滲流動與壓差流動平衡時，壓差P達到最大值。從（3-19）、（3-20）式可得到：

上式指出，測出穩(wěn)定時兩水面間水壓力差P，亦可算出ζ。這里給出一個計算實例：當(dāng)水通過r=3.7×10-4m的玻璃毛細管時，求得P/E0l為2.026×10-8 N/V·m2，水的相對介電常數(shù)εr=80，從而求得ζ=-0.049V。負號表示玻璃帶負電。

沖流電流與沖流電壓
路中的液體在其接觸面處產(chǎn)生偶電層，當(dāng)液體兩端存在壓強差P時，液體將從一端流向另一端。液體流動帶走擴散層的電荷，在管路內(nèi)形成沖流電流（Streaming current），記為Is，有時又稱流動電流。由于Is的存在，使管路一端有較多的正電荷，另一端有較多的負電荷，于是在管路兩端產(chǎn)生電勢差，叫做沖流電壓（又叫流動電壓），記為U。如果管路兩端的總電阻為R，在沖方向相反的歐姆電流 U/R。若管路是絕緣的，當(dāng)沖流電流與歐姆電流相等時，達到平衡，這時沖流電壓達到穩(wěn)定。
下面推導(dǎo)一下沖流電流的表達式。在推導(dǎo)中，我們使用下述假設(shè)：
   （1）偶電層的厚度δ遠小于管的內(nèi)半徑，即δ<>d，所以(r-d)2≈r2-2rd，故
                                                            
該擴散層單位面積上的電量為δ，則在單位時間里液體從擴散層上沖刷下來的電量即沖流電流為

根據(jù)第1和第4點假設(shè)，偶電層相當(dāng)于一個平板電容器，因此ζ電勢與面電荷密度之間的關(guān)系為：

根據(jù) Poiseuille定律，片流狀態(tài)下cf與Re滿足

則片流狀態(tài)下的沖流電流為：
       
對于不太強的紊流情況（2×108＞Re＞106），將布拉修(Blassius)經(jīng)驗公式

代入（3-25），即得紊流不太強時的沖流電流為：
               
從而可知，在片流狀態(tài)，沖流電流與平均流速成正比，與管路直徑無關(guān)。在不太強的紊流狀態(tài)下，沖流電流與平均流速的1.75次方成比例，與直徑的0.75次方成比例。
   若設(shè)液體的電導(dǎo)率為k，則長為l，截面積為πr2的液柱之電阻R為

故在平衡狀態(tài)下，沖流電流等于歐姆電流，兩端的沖流電壓可表示為：

若將（3-26）、（3-27）代入上式，即可得到片流和紊流狀態(tài)下的沖流電壓。

這里要強調(diào)指出，當(dāng)液體作片流流動時，以上結(jié)果才是正確的。若液體作紊流流動，只有滿足偶電層的厚度比紊流邊界層薄的假設(shè)條件才能應(yīng)用上述結(jié)果。對于電導(dǎo)率很高的液體，如水溶液，由于離子濃度大，偶電層厚度總是很薄，能夠滿足該假設(shè)條件。然而，對于大多數(shù)碳氫化合物的烴類液體，由于是非導(dǎo)電性液體，離子濃度小，電導(dǎo)低，偶電層的厚度可能遠大于紊流邊界層的厚度，上面的公式當(dāng)然不適用。
為了解決這一困難，Rutgers, Moyer等人提出了新的假設(shè)。他們認為，偶電層的厚度遠大于紊流邊界層的厚度，說明電荷不再局限在紊流邊界層內(nèi)流動。他們假設(shè)，在紊流狀態(tài)下，管內(nèi)的液中電荷均勻分布于管截面上。在偶電層的固定層上若有一個確定的面電荷密度δ，與此對應(yīng)的擴散層電荷在空間形成體電荷密度ρs，因為偶電層是電中性的，所以在長為dx的一段管路中，液中電量與固定層上的電量之間有以下關(guān)系（不計紊流邊界層）：

即：        
其近似計算公式為

如果這些電荷從紊流邊界層上沖刷下去后又均勻分布于管內(nèi)，從（3-30）式可得沖流電流為：
       
如果引入雷諾數(shù)

式中dP=2r為管道內(nèi)徑，則：

可見，沖流電流與速度的1.875次方成正比。這與Sch?n指出的速度指數(shù)介于1.8~2之間相符合。
   但是，必須指出，Rutgers的假設(shè)即液中電荷均勻分布于管截面上，實際上只有低電導(dǎo)率液體在強紊流情況下才是可能的。（3-32）式也只適用于這種液流。

管道長度對起電的影響
起電的同時, 一部分電荷通過管壁泄放, 形成泄漏電流.
開始時, 起電快, 泄漏慢.
隨著起電量的增加, 泄漏加快.
當(dāng)泄漏等于起電量時, 達到平衡, 管道內(nèi)形成穩(wěn)定的沖流電流.

設(shè)在單位時間內(nèi)從偶電層單位面積上沖刷下來的電量為Js（即起電電流密度，在平均流速v一定條件下，Js為常量），在單位時間內(nèi)向管壁的單位面積上泄放的電量為Ja（即泄漏電流密度），則在一小段管路dl中，液中的電流增量為：

式中r為管道內(nèi)半徑。設(shè)液體的電導(dǎo)率為K，則泄漏電流密度為
           
假定在dl范圍內(nèi)各點的Ew都相等；由于dl很短，在dl兩端面上的軸向電場亦可視為相等；設(shè)dl這段液柱內(nèi)的總電量為dQ，由高斯定理得：

亦即：
因此得到：
        
如果液中的電荷體密度為ρe，平均流速為v，則dl段內(nèi)的電量dQ又可表示為：

液體內(nèi)的電流
              
 當(dāng)ρe和v在整個管截面上為常數(shù)時（只有在強紊流情況下才正確），把二式相除并化簡得：

將（3-39）代入（3-36）得：
                      
 再把此式代入（3-33）并分離變量得

這就是沖流電流在考慮管長時的微分方程。其通解為
            
設(shè)液體在送入管路時不帶電，則l=0時I=0,據(jù)此可定出

此時沖流電流為
                
 利用電流強度與電荷密度的關(guān)系I=ρsπr2v可求出液中電荷密度ρs與管長的關(guān)系為：
       
幾點結(jié)論：
   （l）在起電過程中，沖流電流或電荷密度隨長度l按指數(shù)規(guī)律增加。增加的速度取決于τv。τv小者，增加得慢，如圖（3-8）所示。
   （2）當(dāng)l→∞時，沖流電流或電荷密度趨于一穩(wěn)定值，稱為飽和沖流電流或飽和電荷密度，亦即：

雖然從理論上講需經(jīng)無限長的管路才達飽和，但實際上,當(dāng)液體流經(jīng)的長度l=τv時，電流（或電荷）已達飽和值的63％；若l=3τv,已達飽和值的95%;若流經(jīng)5τv的距離，則可達飽和值的99％。所以有的人認為，只要流經(jīng)τv的距離電流或電荷密度就算達到了飽和,并把τv稱為飽和距離。筆者與導(dǎo)師皆認為,應(yīng)該把3τv~5τv稱為飽和距離更合理些。 
（3）在推導(dǎo)（3-42）式時，利用了l＝0時,I＝0這樣的邊界條件。實際上這不是最一般的情況。如果假定送入管路時液體就已帶有電流I0，這時應(yīng)該使用l＝0，I＝I0這一邊界條件來確定積分常數(shù)c，這時
                      
這就得到：

式中I0為進入管路時的初始電流。由上式可見，初始電流隨管長按指數(shù)規(guī)律衰減。（3-46）式才是沖流電流的一般表式，即：管路內(nèi)的沖流電流由兩部分組成，一部分是管路內(nèi)偶電層分離形成的電流，另一部分是從管外帶進來的初始電流。前者隨管長按指數(shù)規(guī)律上升，后者隨管長按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)經(jīng)無限長管路后，前者上升到飽和值Is，后者降為零。這就是說足夠長的管路后，初始電流I0對管路電流的貢獻可以忽略不計。

（4）對于電解質(zhì)的水溶液，因為電導(dǎo)率K大，所以τ很小，因此I達飽和所需的距離很短，對這類液體不必考慮管長的影響。對于非導(dǎo)電性溶液，由于電導(dǎo)率低，τ很大，I達飽和所需距離3~5τv 就較長。這時，如果流經(jīng)管路亦很長，即l>>τv，則可認為I早已達飽和。如果流經(jīng)管路很短，即l<<τv，則必須考慮l對I 的影響。從下面的推導(dǎo)可出，這時I與l成正比：
   由于l<<τv，將（3-42）式中指數(shù)按冪級數(shù)展開并取前兩項，則得：

同理
              
5）在上面的推導(dǎo)過程中，忽略了起端速度的變化，即認為在管路入口處的流速等于穩(wěn)定時的平均流速，這是不合實際的，因為液體從一個容器流入管內(nèi)，無論是片流還是紊流，都不可能在管入口處完成各自應(yīng)有的速度分布，需流經(jīng)一段距離之后才能達到穩(wěn)定的速度分布，這一段距離就是流體力學(xué)上所說的“助跑距離”。Borssiness給出片流的“助跑距離”L0=0.13rRe;Nikukadse給出湍流即紊流的“助跑距離”L=（50~80）r。顯然，“助跑距離”對I是有影響的，因此，上述結(jié)果只有在管路長度達到可以忽略“助跑距離”影響時才正確。另外，還要指出，上述結(jié)果是假設(shè)電荷密度和流速在整個管截面內(nèi)為常數(shù)的條件下得出的，對很細的管和高導(dǎo)電液體這個假定不成立，因此，上述結(jié)果只對粗管和低電導(dǎo)率液體在強紊流狀態(tài)下才成立。
輸油管線靜電起電的實驗規(guī)律
沖流電流理論公式變量多, 影響因素多.
公式中又存在一些難于計算的量
通過實驗, 總結(jié)出了靜電起電的實驗規(guī)律.
再與理論相結(jié)合, 總結(jié)出了一些半經(jīng)驗半理論的公式, 在工程上應(yīng)用.
Sch?n在實驗研究的基礎(chǔ)上，對沖流電流的飽和值提出了一個簡單經(jīng)驗公式，來計算飽和電流的上限：

式中  d——管道直徑，m；
      v——液體流速，m/s
   公式為SI制，對計算無限長管道的紊流液體適用。 
對于有限長的管道，他使用了一個修正系數(shù)。其公式為：

式中  l——管道長度
     τ——液體弛豫時間或時間常數(shù)

Sch?n還以液體中電荷密度ρ來表示沖流電流。他預(yù)計電荷密度與流速成正比，即
      
國際著名的液體靜電專家W.M.Bustin，與同伴一起用JP－4航空煤油在內(nèi)徑為 1/4英寸的光滑不銹鋼管內(nèi)作了四十多次沖流電流實驗，得到如下半理論半經(jīng)驗公式，該公式與他們的實驗結(jié)果很好的符合，誤差小于土5％，這個公式是以英制單位給出的，為：

式中  v——液體流速，英尺／秒；
      I0——液體流進管道時的初始電流，單位為10-10A；
      l——管道長度，英尺；
      I——管路中的電流，單位為10-10A。 
目前，對于無限長管道，在紊流狀態(tài)下，沖流電流的飽和值Is，國際上許多研究者承認用以下公式計算：
                 
式中A由液體的各種物理參數(shù)，如密度、粘度、電導(dǎo)率等因素決定，而且隨條件變化而變化，因此計算A值很復(fù)雜。對于煤油、汽油等碳氫液體，在長直管道（l>>τv）內(nèi)流動時，A取（15/4）×10-6 A·s2/m4。
 式中α、β對不同的管道取不同的值，如表3-1所示。

研究者

α值

β值

主要條件

Koszman and Gavis

1.88

0.88

管道直徑在0.1~0.5cm間

Sch?n

1.8~2.0

管道直徑不同時α、β有不同值

Gibson and Tloyd

2.4

1.6

管道直徑在1.62~10.9cm之間

噴霧起電與帶電水霧
噴霧起電(Spray Electrification)(又稱噴射起電)
濺潑起電(Splash  Electrification)
液滴破碎起電

破碎起電
1890年Elster, Geitel發(fā)現(xiàn)阿爾卑斯山的急流濺起的水滴強烈?guī)щ?
1892年lenard發(fā)現(xiàn)上升氣流從瀑布底部水面帶起的小水滴帶負電.
1909年Simpson發(fā)現(xiàn)強烈垂直射流中水滴破碎產(chǎn)生了可觀電荷.
1921年Lenard實驗證實了這些結(jié)果.
Zeleny在1933年使用高度凈化的水作實驗。他發(fā)現(xiàn)在20m/s水平射流中的一個水滴破碎后會產(chǎn)生約7×10-6C/m3的電量。1952年查普曼（ChaPman）使直徑4mm的許多蒸餾水水滴落到速度為17.3 m/s垂直射流中，則劇烈的破碎使每個水滴產(chǎn)生約1×10-10C的電量，約合3.33×10-3C/m3。然而，當(dāng)使兩個水滴碰撞后的不穩(wěn)定水滴在8m/s的穩(wěn)定上升氣流中破碎成若干較大的碎滴時，產(chǎn)生的電量與Simpson和Zeleny發(fā)現(xiàn)的量級相同。由此看來，水滴破碎時產(chǎn)生的電量取決于它們破碎的劇烈程度。
后來人們又發(fā)現(xiàn)，電場的存在對水滴破碎起電量影響較大。Matthews和Mason1944年在1500V/m的電場中和靜止空氣中，對下落水滴的破碎和起電進行實驗室研究。他們使一個直徑約為12mm的水滴下落12m以后，在一對產(chǎn)生垂直電場的水平電極間破碎，使較大碎滴無濺射地通過法拉第筒以測出其電量，而破碎的體積可在收集稱量后確定。測試結(jié)果表明,當(dāng)沒有外加電場時,破碎水滴產(chǎn)生的電量約為3.33×10-6 C/m3，這與Simpson和Zeleny的結(jié)果相吻合。當(dāng)有外加電場時，每單位體積水的平均電量隨場強增大而增大。當(dāng)場強達到1500V/cm時，起電量可達到1.83×10-3 C/m3，提高了近550倍！
 實驗還發(fā)現(xiàn)，水面上的氣泡膨脹破裂時，噴射出來的小水滴同樣是帶電的。Blanchar(1963)以及Iribarne和Mason(1967)的實驗表明，氣泡破裂時噴射出來的小液滴所帶電荷與氣泡半徑、溶液濃度以及破裂前氣泡的壽命有關(guān)。一個半徑為R的氣泡所噴射出來的許多水滴上的總電量為：

式中C是溶液濃度，單位為克分子／升。該式表明，電量隨溶液濃度增大而減小。這是因為偶電層的厚度隨溶液濃度增大而減小的結(jié)果。

下表給出了幾艘輪船洗艙水噴霧起電所形成的空間電荷密度實測值。

第貝坦輪1972年1月測試

霍夫羅娃1972年12月測試

捷德佛列斯特輪1973年3月測試

艙內(nèi)情況

污水

污水     干凈水

污水    干凈水

水溫

50~60℃

27℃        —

—        —

洗艙機流量
m3/h

8×35

2×160    2×160

1×160    1×160

空間電荷密度
nC/ m3

-14         7

—      22

洗艙的電荷密度飽和值隨時間的衰減以及靜電尺寸效應(yīng)

激涌起電
1967~1972年，若干艘大型OBO船在海上相繼爆炸。這些事故與油輪洗艙沒有關(guān)系。我國1986年10月爆炸的一艘2萬多噸的油輪，既未洗艙，又未航行，而是停泊在碼頭進行排放壓艙水作業(yè)。事后進行的大量調(diào)查研究與實驗研究證實，這些事故，均與壓艙水（為了配載平衡和船舶穩(wěn)度的需要人為裝載的海水又稱壓載水）有關(guān)。

在船舶航行過程中，壓艙水不可避免地因搖晃而引起激涌，沖刷艙壁及其構(gòu)件，激涌的本身所激起的波浪也會產(chǎn)生帶電的水霧。激涌的過程又伴隨著濺潑，水柱的破碎等起電過程。因此，壓艙水同樣能在船艙空間產(chǎn)生帶電水霧，產(chǎn)生很強的靜電場。實測表明：混裝船的壓艙水激涌時所產(chǎn)生的靜電位與油輪洗艙時的靜電位非常相近。例如，含有油腳水的貨艙中每邊最大為4o的搖晃就足以形成很強的帶電霧氣。其電荷密度可與用水清洗含污水的相似貨艙時所產(chǎn)生的電荷密度相比擬，甚至更高。其達到飽和值所需時間更短。觀測到的最大空間電位為-50kV，最大電荷密度為50nC/m3。這恰好是洗艙時靜電場的數(shù)量級。
項目

第貝坦輪
1972年1月測試

霍夫羅娃輪
1972年12月測試

捷德佛列斯特輪
1973年3月測試

污水艙液面占整個艙內(nèi)空間的百分比

約65%

約55%

約60%

搖晃角度

約±5o

約±4o

空間電荷密度
nC/m3

-50

-18

上表是幾艘船舶航行過程中壓艙水激涌時所產(chǎn)生的艙內(nèi)靜電場的實測值（測量的是空間電荷密度）。很容易發(fā)現(xiàn)，壓艙水激涌時所產(chǎn)生的空間電荷密度與油輪洗艙時的空間電荷密度非常相似，甚至更高。
   必須指出，無論是洗艙水還是壓艙水，所形成的帶電水霧均是由一個個帶電懸浮粒子所組成。這些成懸浮狀態(tài)的粒子與原來液體的連續(xù)相有完全不同的性質(zhì)。首先，液相的電導(dǎo)率原來對起電量有舉足輕重的影響，但變成懸浮粒子后，這些不連續(xù)相的粒子就具有特殊的起電規(guī)律，電導(dǎo)率不再是重要因素。其次，由于空氣是良好的絕緣體，懸浮粒子的電荷不容易泄放（這里暫不考慮粒子碰撞所引起的電荷中和），因此，懸浮的液滴能保持多長時間，電荷就幾乎能保持同樣的時間。
沉降起電（第二部分再講）
W.M.Bustin測量了裝油期間和裝油之后大型油艙內(nèi)電場強度、油品時間常數(shù)理論值與實測值之間有巨大差異.這是由沉降電勢所引起.
沉降起電的本質(zhì)仍是接觸分離起電.

2.5 氣體（蒸汽）靜電
     純凈的氣體在通常條件下不會引起靜電，但由于氣體中往往含有懸浮液體微粒或灰塵等固體顆粒，當(dāng)高壓噴出時相互間磨擦、分離、能產(chǎn)生較強的靜電，如二氧化碳氣由鋼瓶噴出時靜電可達8KV。
     氣體靜電與氣體的性質(zhì)、噴出速度，管徑及材質(zhì)，固體或液體微粒的性質(zhì)及幾何形態(tài)、壓力、密度、溫度等有關(guān)。

2.6 人體靜電
      通常情況下，人體電阻在數(shù)百歐姆至數(shù)千歐姆之間，可以說人體是一個靜電導(dǎo)體。
      但當(dāng)人們穿著一般的鞋襪、衣服時，在干燥環(huán)境中人體就成了絕緣導(dǎo)體。
      當(dāng)人進行各種活動時，由于衣服之間、皮膚與衣服、鞋與地面、衣服與接觸的各種介質(zhì)間發(fā)生摩擦，可產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。
     例如：在相對濕度39%的情況下，人體從鋪有PVC薄膜的軟椅上突然起立時人體電位可達18KV。

人體在靜電場中，也會感應(yīng)起電，如果人體與地絕緣，就成為獨立的帶電體。如果空間存在帶電顆粒，人們在此環(huán)境中可產(chǎn)生吸附帶電。

人體靜電的極性和數(shù)值受人們所處的環(huán)境的溫濕度、所穿的內(nèi)外衣的材質(zhì)、鞋、襪、地面、運動速度、人體對地電容等因素影響。 
接觸分離和活動帶電
感感應(yīng)和觸摸帶電帶電
人體感應(yīng)靜電
感應(yīng)靜電測試結(jié)果靜電感應(yīng)靜電測試結(jié)果測試結(jié)果感應(yīng)感應(yīng)靜電測試結(jié)果靜感應(yīng)靜電測試結(jié)果電測試結(jié)果
感應(yīng)靜電測試結(jié)果
感應(yīng)靜電測試結(jié)果
感應(yīng)靜電測試結(jié)果
感應(yīng)靜電測試結(jié)果
感應(yīng)靜電測試結(jié)果
在干燥地面人體行走起電過程
不同地面和不同濕度時人體靜電電壓
不同活動形式的人體靜電
人體靜電測試儀
人體靜電消除器
3.靜電放電危害 及案例
3.1 靜電放電的主要種類 
3.2 靜電危害 
3.3 靜電危害的安全界限 
3.4 案例

3.1 靜電放電的主要種類
      靜電放電是帶電體周圍的場強超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強時，因介質(zhì)電離而使帶電體上的電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。
      其靜電能量變?yōu)闊崃?、聲音、光、電磁波等而消耗，這種放電能量較大時，就會成為火災(zāi)、爆炸的點火源。
      分電暈放電、刷形放電、火花放電、傳播型刷形放電、粉堆放電、雷狀放電、電場輻射放電7種。

3.1.1 電暈放電
電暈放電是在不均勻電場強度很高的部分發(fā)生局部電離的放電。
電暈放電有時有聲光，氣體介質(zhì)在物體尖端附近局部電離，并不形成放電通道。
帶電體有針狀突出部分，兩電極相距較遠時常常發(fā)生電暈放電。

電暈放電是發(fā)生在不均勻的電場中，空氣被局部電離的一種放電形式。若要引發(fā)電暈放電，通常要求電極或帶電體附近的電場較強。對于兩極間的靜電放電，只有當(dāng)某一電極或兩個電極本身的尺寸比起極間距離小得多時才會出現(xiàn)電暈放電。例如，在空氣中兩平行細線間的ESD，只有當(dāng)細線的半徑r與兩線間距d之比d / r > 5.85時，才有可能產(chǎn)生電暈放電。否則，隨著極間電壓的升高，兩極間直接產(chǎn)生火花放電而不會產(chǎn)生電暈放電。其它能產(chǎn)生電暈放電的典型的電極結(jié)構(gòu)還有圓柱筒與其軸線上的細導(dǎo)線，細線與平板，尖端與平板等。另外，處在空氣中的帶電體及接地表面上有突起或楞角部分，當(dāng)其帶電體的電位足夠高時也會產(chǎn)生電暈放電。這種放電有時又稱尖端放電。
引發(fā)電暈放電的機制、閾值電壓及放電產(chǎn)生的電暈形態(tài)都與放電尖端的極性密切相關(guān)。根據(jù)放電尖端的極性不同，電暈放電可分為正電暈和負電暈兩種。當(dāng)放電尖端為負極性時，產(chǎn)生的電暈稱為負電暈放電。形成負電暈的機制即所謂湯遜（Townsend）機制，即產(chǎn)生二次電子雪崩的次級電子是由正離子碰撞陰極表面引起陰極的電子發(fā)射而產(chǎn)生的。而放電尖端為陽極時的電暈放電則稱為正電暈。在這種情況下，流向陽極的正離子難以從場中獲取足夠的能量引起陰極的二次電子發(fā)射，此時在尖端處維持放電過程的二次電子主要是由其附近的中性分子和原子的光電離而提供的。從電暈放電產(chǎn)生的電暈的形狀來看，負電暈是包圍著放電尖端的均勻光暈圈，而正電暈則呈現(xiàn)出非均勻的絲狀。一般來說，正電暈的起暈電壓要比負電暈的高。
電暈放電是一種高電位、小電流、空氣被局部電離的放電過程。它產(chǎn)生的電流很小，約在1μA到幾百個μA之間。因此一般不具備引燃能力。一方面，電暈放電的許多特點正被人們廣泛的利用，例如靜電除塵、靜電分選以及靜電消除器、蓋革—米勒計數(shù)器中都用到了電暈放電技術(shù)；但另一方面，電暈放電又會給許多系統(tǒng)造成電磁干擾。在一定條件下，電暈放電產(chǎn)生的放電電流會呈現(xiàn)出周期性的脈沖形式。當(dāng)放電電極為陰極時，電流脈沖重復(fù)頻率可達104Hz；而防盜電極為陽極時，這一頻率可達106Hz。這就是所謂特里切爾（Trichel）脈沖（由他于1938年首次發(fā)現(xiàn)）。由于這些脈沖正好位于射頻段，因此會產(chǎn)生強烈的射頻干擾。這一現(xiàn)象對于航空、航天以及武器裝備中微電子系統(tǒng)將產(chǎn)生不可忽視的危害。飛機、航天器、導(dǎo)彈在飛行過程中，機殼或彈體上會因磨擦而產(chǎn)生靜電。當(dāng)靜電電位足夠高時，可引發(fā)電暈放電，而電暈放電形成的電磁干擾會對飛機、航天器、導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，造成制導(dǎo)失靈或通信中斷，引發(fā)事故。另外，高壓輸電線上的電暈放電會造成不必要的電力浪費。
電暈放電部分圖例
感應(yīng)電暈單次脈沖放電能量小于20μJ，引燃能量甚小，因此人門常常根據(jù)電暈放電的原理制作消靜電器。

3.1.2 刷形放電
             這種放電往往發(fā)生在導(dǎo)體與帶電絕緣體之間。帶電絕緣體可以是固體、氣體或低電導(dǎo)率液體。產(chǎn)生刷型放電時形成的放電通道在導(dǎo)體一端集中在某一點上，而在絕緣體一端有較多分叉，分布在一定空間范圍內(nèi)。根據(jù)其放電通道的形狀，稱為刷型放電。

當(dāng)絕緣體相對于導(dǎo)體電位的極性不同時，其形成的刷型放電所釋放的能量和在絕緣體上產(chǎn)生的放電區(qū)域及形狀是不一樣的。當(dāng)絕緣體相對導(dǎo)體是正電位時，在絕緣體上產(chǎn)生的放電區(qū)域為均勻的圓狀，放電面積較小，釋放的能量也較少。而當(dāng)絕緣體相對于導(dǎo)體是負電位時，在絕緣體上的放電區(qū)域是不規(guī)則的星狀區(qū)域，面積比較大，釋放的能量也較多。另外，刷型放電還與參與放電的導(dǎo)體的線度及絕緣體的表面積的大小有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，導(dǎo)體線度越大，絕緣體的帶電面積越大，刷型放電釋放的能量也越大。一般地說，刷型放電釋放的能量可高達4mj。因此，它可引燃大多數(shù)的可燃氣體，但它一般不會引燃粉體?？墒?，90年代歐洲的最新研究成果則推翻了這個結(jié)論。Glor, Maurer已用哈特曼管的刷形放電成功點燃硫磺粉和聚乙烯粉. 新實驗中確定的聚乙烯粉和硫磺粉的最小點火能量分別為1—3和1mJ.
感應(yīng)性刷形放電
3.1.3 火花放電
火花放電是由于分隔兩電極的空氣或其它電介質(zhì)材料突然被擊穿，使電流急劇上升，電壓急劇下降，引起的放電。
     放電時有聲光，放電通道一般不形成分叉，電極上有明顯放電集中點，釋放能量比較集中，引燃能力很強，主要發(fā)生在相距較近外形較光滑的帶電金屬間。
火花放電是產(chǎn)生工業(yè)靜電危害的主要放電形式之一。

當(dāng)靜電電位比較高的帶電導(dǎo)體或人體,靠近其它導(dǎo)體、人體或接地導(dǎo)體時，便會引發(fā)靜電火花放電。火花放電是一個瞬變的過程。放電時兩導(dǎo)體間的空氣被擊穿，形成“快如閃電”的火花通道。與此同時，還伴隨著劈啪的爆裂聲。爆裂聲是由火花通道內(nèi)空氣溫度的急劇上升形成的沖擊波造成的。在發(fā)生火花放電時，靜電能量瞬時集中釋放，其引燃、引爆能力較強。另外，火花放電產(chǎn)生的放電電流及電磁脈沖具有較大的破壞力。它可對一些敏感的電子器件和設(shè)備造成危害。
還應(yīng)當(dāng)指出，帶電導(dǎo)體產(chǎn)生的火花放電和人體產(chǎn)生的火花放電是不完全相同的。在多數(shù)情況下，導(dǎo)體的靜電放電，形成一次火花通道便能放掉絕大部分靜電電荷，即靜電能量可以集中釋放。而對于人體靜電放電來說，由于人體阻抗是隨人體靜電電位變化而變化，在一次放電過程中可能包含了多次火花通道的形成、消失過程，即重復(fù)放電。在每次放電過程中僅僅放掉一部分電荷。即每次僅釋放人體靜電能量的一部分。
3.1.4 傳播型刷形放電
在高速起電場所及靜電非導(dǎo)體背面襯有接地導(dǎo)體的情況下，在靜電非導(dǎo)體上所發(fā)生的放電能量集中的一種放電。
放電時有聲光，非靜電導(dǎo)體上一定范圍內(nèi)所帶的大量電荷釋放，放電能量大，引燃能力強。
和火花放電一樣產(chǎn)生靜電災(zāi)害與故障的概率高。

傳播型刷型放電又稱沿面放電，還稱Lichtenberg放電。只有當(dāng)絕緣體的表面電荷密度大于2.7×10-4C/m2時才可能發(fā)生。但在常溫、常壓下，如此高的電荷面密度較難出現(xiàn)。因為在空氣中單極性絕緣體表面電荷密度的極限值約為2.7×10-5C/m2，超過此極限值時就會使空氣電離。只有當(dāng)絕緣體兩側(cè)帶有不同極性的電荷且其厚度小于8mm時，才有可能出現(xiàn)這樣高的表面電荷密度，此時絕緣體內(nèi)部電場很強，而在空氣中則較弱。當(dāng)絕緣板一側(cè)緊貼有接地金屬板時，就可能出現(xiàn)這樣高的表面電荷密度。另外，當(dāng)電介質(zhì)板被高度極化時也可能出現(xiàn)這種情況。若金屬導(dǎo)體靠近帶電絕緣體表面時，外部電場得到加強，也可引發(fā)刷性放電。刷型放電導(dǎo)致絕緣板上某一部分的電荷被中和，與此同時它周圍部分高密度的表面電荷便在此處形成很強的徑向電場，這一電場會導(dǎo)致進一步的擊穿，這樣放電沿著整個絕緣板的表面?zhèn)鞑ラ_來，直到所有的電荷全部被中和。傳播型刷型放電釋放的能量很大，有時可達數(shù)焦耳，因此其引燃引爆能力極強。實際上這種很高的表面電荷密度主要發(fā)生在氣流輸送粉料時，或者由絕緣材質(zhì)構(gòu)成的大型容器或由帶絕緣襯層的金屬材質(zhì)構(gòu)成的大型容器，在灌充粉狀絕緣材料時。
3.1.5 粉堆放電（大型料倉內(nèi)的粉堆放電）
這是近十幾年才發(fā)現(xiàn)的新的放電形態(tài)。當(dāng)把絕緣性很高的粉粒由氣流輸送經(jīng)過管道和滑槽進入大型料倉時，在沉積的圓錐型粉堆表面可能發(fā)生強烈的放電.因此歐洲又將之成為錐體放電(cone discharge)。這種放電的能量可達10mJ。隨著粉料的不斷灌充，堆積狀態(tài)的粉體電荷密度迅速增加，表面的場強也不斷增強。當(dāng)場強增加到一定程度時，首先在粉堆的頂部產(chǎn)生空氣電離，形成從倉壁到粉堆頂部的等離子體通道，使粉堆與倉壁之間發(fā)生靜電放電。一般地說，料倉體積越大，粉體進入料倉時流量越大，粉粒絕緣性越高，越容易形成放電。此種放電一般發(fā)生在直徑3m以上或容積100m3以上的料倉。
3.1.6 雷狀放電
雷電，一種大范圍的空間放電形式。一般發(fā)生在雷雨時。人們在火山爆發(fā)的塵埃中也曾觀察到這種放電。
雷狀放電，是在料倉內(nèi)發(fā)現(xiàn)了類似的放電。
3.1.7電場輻射放電
電場輻射放電依賴于高電場強度下氣體的放電。當(dāng)帶電體附近的電場強度達到3MV/m時，這種放電就有可能發(fā)生。放電時，帶電體表面可能發(fā)射電子。這類放電能量較小，引燃引爆能力弱。這種放電出現(xiàn)的概率也不大。

3.2 靜電危害
靜電在工業(yè)生產(chǎn)中的危害主要表現(xiàn)兩個方面
一方面是由于靜電場的存在造成的危害
另一方面是靜電放電造成的危害

即靜電場危害和靜電放電危害。

3.2.1 靜電場危害
靜電場的存在對不同行業(yè)、不同物體、不同的生產(chǎn)條件和環(huán)境狀況影響不同。

3.2.2 靜電放電的危害
靜電放電有著高電壓，有的放電瞬時大電流，并伴有電磁輻射等特點，靜電放電可引起種種災(zāi)害。
⑴造成干擾：靜電放電能引起計算機、自動控制等電子設(shè)備的故障和誤動作，造成安全事故。
⑵絕緣擊穿引起短路：靜電電壓高易引起空氣或介質(zhì)絕緣擊穿，
  如日本一臺500KVA變壓器，用泵打循環(huán)油冷卻，油流活動與繞組線圈摩擦產(chǎn)生靜電，靜電放電擊穿繞組絕緣引起短路發(fā)生爆炸。

⑶引起人體電擊和誘發(fā)二次事故。
人體對靜電電擊的敏感程度

人體電位（kV）	電擊程度	備注
1.0	完全無感覺	
2.0	手指外側(cè)有感覺，但不疼	發(fā)出微弱放電聲
2.5	有針觸的感覺，有哆嗦感，但不疼	
3.0	有被針刺的感覺，微疼		
4.0	有被針深刺的感覺，手指微疼	見到放電的微光
5.0	從手掌到前腕感到疼	指尖延伸出微光
6.0	手指感到劇疼，后腕感到沉重	
7.0	手指和手掌感到劇疼，稍有麻木感覺	
人體電位（kV）	電擊程度	備注
8.0	從手掌到前腕有麻木的感覺	
9.0	手腕子感到劇疼，手感到麻木沉重	
10.0	整個手感到疼，有電流過的感覺		
11.0	手指劇麻，整個手感到被強烈電擊		
12.0	整個手感到被強烈打擊	
由于人體電擊刺激帶來的精神緊張，往往會造成手腳動作失常，被機器設(shè)備碰傷或從高處墜落，造成靜電危害的二次事故。
⑷火災(zāi)爆炸危險場所的點火源
靜電火花或刷形等放電，其放電能量可直接點燃最小點火能較低的氣體、液體、粉體、固體，成為安全事故的點火源。
3.3 靜電危害的安全界限
3.3.1 帶電體為導(dǎo)體 
3.3.2 帶電體為靜電非導(dǎo)體

3.3.1 帶電體為導(dǎo)體
⑴導(dǎo)體靜電放電能量為W=0.5CV2當(dāng)其數(shù)值大于可燃物的最小點燃能量時就有引燃危險。
⑵在接地針尖等局部空間發(fā)生的感應(yīng)電暈放電不會引燃最小點燃能量大于0.2mJ的可燃氣。
⑶當(dāng)兩導(dǎo)體電極間的電位低于1.5KV時，將不會因靜電放電使最小點燃能量大于或等于0.25mJ的石油蒸氣引燃。

3.3.2 帶電體為靜電非導(dǎo)體
當(dāng)帶電物體為靜電非導(dǎo)體時，如發(fā)生放電，一般情況下帶電體不能一次對靜電能量全部放出，因此帶電物體為靜電非導(dǎo)體的放電界限，就不能用帶電體所用方法求出

其它靜電安全判例
電引爆裝置很普遍. EMI感應(yīng)耦合控制線路而引爆.
1949年美國杜邦公司石油勘探船上, 50W發(fā)射機的水平天線在5磅炸藥的引爆電路上感應(yīng)出0.42A的電流而意外爆炸.
  有一枚正在運輸途中的導(dǎo)彈, 行至距雷達設(shè)備約61米處, 突然意外點火發(fā)射.
  飛機機翼副油箱在無線電輻射干擾下引起誤投放.
  軍艦魚雷在調(diào)頻廣播電臺電磁波作用下意外發(fā)射屢見不鮮.

電磁干擾對燃油的危害 
直接照射: 
燃油蒸汽在2 ~ 13MHz電磁波的發(fā)射天線輻射的電磁波照射下, 若發(fā)射功率為100W, 天線與燃油為11.5 ~ 75米之間, 就會發(fā)生自燃而引起爆炸. 
電磁干擾對燃油的危害 
電火花點燃
在大功率發(fā)射天線周圍給飛機加油時, 在特定條件下, 當(dāng)油嘴從飛機油箱中抽出來的瞬間, 會引起爆炸. 原因: 油槍、接地電纜和飛機構(gòu)架組成了一個射頻接受回路, 形成約0.12A的電流, 油槍嘴離開油箱時引起電弧放電, 電火花使燃油燃爆.
  實驗指出: 引起電弧和電火花放電所需的極限是50VA. 一中型加油車為飛機加油時, 若飛機油箱附近存在電磁輻射, 頻率在24 ~ 32MHz之間, 場強只需37V/M, 即可獲得引起火花放電的電磁能量, 達到50VA的極限值. 
電磁干擾對燃油的危害
靜電放電: 
燃油在油箱內(nèi)晃動產(chǎn)生靜電, 若發(fā)生ESD, 可能點燃.

電磁能量與人體 
熱效應(yīng): 
電磁輻射通過對細胞加熱增加血液的流動和發(fā)熱, 并使外部感覺神經(jīng)末梢受到加熱刺激作用產(chǎn)生病理、生理和神經(jīng)反應(yīng), 稱為熱效應(yīng).
      人體細胞在 1 ~ 3GHz范圍內(nèi)熱效應(yīng)最嚴重. 主要加熱人體深處細胞. 在3GHz以上只加熱表面皮膚.
      體溫超過正常值時, 每升高一度, 基礎(chǔ)代謝大約增加5 ~ 14%, 組織中的氧氣需增加50 ~ 100%. 因而對人體造成傷害. 部位不同, 傷害程度也不同. 皮膚受傷害程度最輕. 因它有豐富的微血管, 能帶走較多能量, 散熱效率高.
      眼睛: 對1 ~ 3GHz的頻率最敏感. 眼睛晶狀體水分多, 血管極少, 不易帶走熱量. 在射頻照射下易水腫. 照射強度增大, 會使晶體混濁, 形成白內(nèi)障. 在極強照射下, 會失明. 
電磁能量與人體
睪丸: 比眼睛還要脆弱. 危害閾值比眼睛小一個數(shù)量級. 在微波輻射作用下, 睪丸發(fā)熱升溫會引起暫時或永久性不育.
      大腦: 顱骨傳熱性差. 在一定強度輻射下, 大腦的溫升比其它部位更快地達到較高的最終溫度, 使腦功能減退和病理反應(yīng).
      神經(jīng)系統(tǒng): 高強度輻射, 會刺激末梢神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍和疼痛, 或者引起慌亂、搖晃及痙攣.
      血液: 引起白細胞和紅細胞數(shù)目減少. 長期微波照射還會損害骨骼的生成, 破壞骨髓等.

電磁能量與人體
非熱效應(yīng)
      機理還不十分明了. 但確有危害. 在一定強度的電磁場中, 人的血液特性有微小變化. 在輻射場作用下, 染色體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變異. 在脈沖射頻照射下, 蛋白質(zhì)分子運動、定位和極化.

電磁干擾危害與頻率
1GHz頻率照射: 有50 ~ 60%能量穿透人體. 在1 ~ 3GHz內(nèi)輻射能量全部被皮膚、脂肪和肌肉吸收, 使人體深處細胞加熱, 造成內(nèi)部器官損傷. 3GHz以上時, 一部分能量被皮膚表面吸收, 一部分被反射, 危害不大. 
我國規(guī)定電磁輻射量不允許超過如下臨界值:
對于連續(xù)照射:   平均功率密度為4mW/cm2.
對于脈沖波照射: 平均功率密度為2mW/cm2. 暴露時間為6分鐘
美、英、德、加規(guī)定界限值為：10mW/cm2， 暴露時間為6分鐘
  原蘇聯(lián)界限值為：10μW/cm2， 暴露時間為8小時。 
3.4 案例
（略）
4.靜電危害綜合防治對策
4.1 主要場所
  
4.2 消除靜電危害的基本措施

4.1 主要場所
靜電的主要危險是引起火災(zāi)和爆炸，因此下列場所必須采取防靜電措施。
⑴生產(chǎn)、使用、貯存、輸送、裝卸易燃易爆物品的生產(chǎn)裝置；
⑵產(chǎn)生可燃性粉塵的生產(chǎn)裝置、干式集塵裝置以及裝卸料場所；
⑶易燃氣體、易燃液體槽車和船的裝卸場所；
⑷有靜電電擊危險的場所。

部分企業(yè)的防靜電措施
4.2 消除靜電危害的基本措施
靜電燃爆事故，需滿足三個必要的條件——形成了爆炸性混合氣體；空氣中有充足的含氧量；存在靜電點火源。只要采取技術(shù)措施，消除其中的任何一條，就能防止油輪靜電事故的發(fā)生。這是靜電事故綜合防治技術(shù)的基本指導(dǎo)思想。

采用浮頂式油罐
浮頂式油罐，顧名思義，是在油面上設(shè)計安裝了一只浮頂。它能隨著液面的高低而自動升降，飄浮自如?？窟@只浮頂將油品與大氣隔離開來，使浮頂與油品之間基本上無蒸汽空間。既不易形成爆炸性混合氣體，又使油品空間的含氣量很低，從而達到防爆目的。

浮頂?shù)纳喜坑袃筛蚨喔香~導(dǎo)線，順扶梯接到艙壁上。油品一般為高絕緣體，電導(dǎo)率很低，靜電荷在油品中的泄漏很慢。當(dāng)安裝上金屬浮頂之后，油品所帶大量的靜電荷就可以導(dǎo)至浮頂上，然后順導(dǎo)線導(dǎo)走，避免了靜電荷的大量積聚。

浮頂與罐壁之間的密封結(jié)構(gòu)均用橡膠制品。為了使這項措施在防靜電方面起到更好的效果，可以改用導(dǎo)靜電橡膠制品，使浮頂?shù)膶?dǎo)靜電通路不僅限于幾根導(dǎo)線，而且可以通過環(huán)形密封橡膠將靜電導(dǎo)走。

控制裝油流速
統(tǒng)計資料表明，全世界每年平均6~10次大事故是在給裝卸油時發(fā)生的。因此，許多研究機構(gòu)對安全裝油流速進行了研究。下面就簡要介紹這方面的研究成果。

正如前幾章章中所指出的，油品在管線內(nèi)流動時靜電起電量與流速的1.5~2次方成比例地增加。例如，汽油、航空煤油之類的油品，在直徑為67.5mm的鐵管內(nèi)、流量為每秒10升時，單位時間內(nèi)的起電量可達10-7A以上。若使它流入對地電容為1000pF的油艙，假設(shè)電荷不泄漏，艙內(nèi)就會以每秒100V的速度升高電壓。國內(nèi)某單位對裝柴油的油艙做過實驗，開始流量較低時，靜電起電并不明顯。例如，流量為2~3t/h時，半小時后測得靜電電位剛剛升到870V。若將流量提高到15t/h，約經(jīng)6分鐘靜電電位從190V上升到7000V?？梢?，控制液體流速，是減少靜電產(chǎn)生的有效方法。 
備注：165
備注：
    
不少國家的防靜電規(guī)程對裝油時的流速均作出了限制。但很不統(tǒng)一。有的是根據(jù)本國研究機構(gòu)的研究結(jié)果制訂的，有的是工業(yè)部門或行業(yè)協(xié)會制訂的。下面給出國際上影響最大的三個控制流速的計算公式，供參考。
   原西德化學(xué)工業(yè)協(xié)會，對于煤油、噴氣飛機燃料、清潔用輕質(zhì)汽油等，推薦采用如下經(jīng)驗公式來確定極限流速：
                                                            
或者

美國石油學(xué)會（API）推薦實用規(guī)程則提出如下流速公式：
   對于汽車槽車：
                 vd≤0.5                                             
   對于鐵路槽車、油輪：
         vd≤0.8  
 殼牌石油公司也同意使用上式。
   按美國公式計算，其流速要比原西德的流速為快。但是，也有更保守的安全流速公式，例如比較有影響的西歐某一研究機構(gòu)提出如下公式：
      vd<0.38   
控制注油方式
一定要底部注油.
注意注油管口形狀.
使用防靜電罩.
事故統(tǒng)計資料也表明，頂部裝油的事故幾率大大高于底部裝油。從頂部注油造成事故的例子國內(nèi)外都時見報道。例如，1977年12月，某工廠一個200噸的油倉裝柴油時，使用頂部注入方式，柴油中還夾有水，每小時約以12~13噸的流量從內(nèi)徑為2.5英寸的管口噴入艙內(nèi)，約十幾分鐘發(fā)生了爆炸，繼而引起大火。事后的模擬實驗表明：經(jīng)5分鐘測得油面電位達7000V。隨后以相同速度從下部注入，5分鐘后電位便從6000V降到300V。所以，堅持底部注入要安全得多。 
底部注油之所以油面電位較低，是由于下面幾項原因：在局部范圍內(nèi)可避免因油柱集中下落形成較高的油面電荷密度；減少了噴濺、泡沫，從而減少了新電荷的產(chǎn)生；減少了油品的霧化及蒸發(fā)，從而避免低于閃點溫度時的點燃；油面上部沒有突出接地體，從而避免了局部電場的增高。 
使用抗靜電劑
在油品中加入“痕量”級的抗靜電添加劑，在不改變油品原有理化指標(biāo)的基礎(chǔ)上，能大大降低油品的靜電起電量。因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
   國內(nèi)外的實踐表明，抗靜電添加劑有很強的吸附性、離子性和表面活性，除了能防止靜電的產(chǎn)生之外，還能起到加快電荷泄漏的作用，從而消除了靜電積聚的危險。 
加拿大于1963年開始在石油產(chǎn)品中使用抗靜電添加劑（ASA-3）。1968年英國開始使用石油抗靜電添加劑。1980年北大西洋組織就使用石油抗靜電添加劑達成協(xié)議，并制定了使用管理標(biāo)準(zhǔn)（ASTM一AG3747）。美國于1979年5月正式批準(zhǔn)使用石油抗靜電添加劑。前蘇聯(lián)于1978年開始使用抗靜電添加劑。我國北京石油化工科學(xué)研究院、蘭州煉油廠等單位已于1976年研制成功了T1501石油抗靜電添加劑，并已于1979年陸續(xù)在全國開始推廣使用。 
目前的抗靜電添加劑的類型，基本上可分為陽離子表面活性劑，陰離子表面活性劑和兩性表面活性劑。就其組成來說，抗靜電添加劑都采用多組份金屬鹽化合物。這是因為兩種金屬鹽配合使用能起到顯著的增效和協(xié)和作用。其混合溶液的電導(dǎo)率要比兩種單體鹽電導(dǎo)率之和增大數(shù)百倍甚至上千倍。 
 抗靜電添加劑之所以能防止油品靜電起電，其作用機理可從偶電層理論加以解釋。
表5-2加Zn-Dips苯溶液偶電層厚度

濃度，mol/l

厚度,μm

10-5

10-4

10-3

?
   由偶電層原理可知，當(dāng)液體在管中流動時，液體和管壁的界面形成偶電層。電導(dǎo)率高的液體如水的擴散層很薄。電導(dǎo)率低的液體如烴類則擴散層非常厚，擴散到液體內(nèi)部的廣大范圍，引起電荷的分散。而當(dāng)烴類中有離子性物質(zhì)時，其偶電層被迫而變薄，使其電荷的分離、分布都受到限制，液體流動所攜帶的電荷量也就大大減少。這就是抗靜電添加劑起作用的道理。 
過濾材料	油品	抗靜電劑含量	油面最高電位KV	油品電導(dǎo)率PS/m
紙-玻璃纖維	大慶2#航空煤油	0	19.6	15
紙-玻璃纖維	大慶2#航空煤油	0.1ppm
T1501	4.6	50
紙-玻璃纖維	大慶2#航空煤油	0.2ppm
T1501	1.2	120
紙-玻璃纖維	大慶2#航空煤油	0.4ppm
T1501	0.5	240
紙-玻璃纖維	大慶2#航空煤油	1.0ppm
T1501	0	400
國產(chǎn)抗靜電劑效果表
規(guī)定靜止時間
所謂靜置時間，就是對油輪注油結(jié)束后，不要立即進行采樣、檢測等作業(yè)，而是要靜置一段時間，使油品中的靜電荷有一個消散、泄放的機會（稱為電荷弛豫）。待油品的靜電場達到安全界限以下時，再進行各種作業(yè)，就不會誘發(fā)危險。 
給油艙注油結(jié)束后，油面電位并非逐漸下降，而是由于沉降起電等原因，使油面電位有一個上升過程，然后再下降。

由此可知，若剛停泵就進行采樣、檢尺等作業(yè)，正好在最高油面電位下工作，是很不安全的。因此應(yīng)規(guī)定在一定的靜置時間后方可進行作業(yè)。靜置時間的長短與油品電導(dǎo)率和容積大小有關(guān)。電導(dǎo)率越小，容積越大，電荷消散所需時間越長，靜置時間就相應(yīng)地長一些。日本《靜電安全指南》提出的靜置時間參考標(biāo)準(zhǔn)見下表。

油品電導(dǎo)率	油艙容積
      m3	油艙容積
     m3	油艙容積
     m3	油艙容積
     m3
S/m	10以下	10--50	50--5000	5000以上
10-8以上	1	1	1	2
10-8以下
10-12以上	2	3	10	30
10-12以下
10-14以上	4	5	60	170
10-14以下	10	15	120	240
消除人體靜電
人體靜電有可能成為危險場所的點火源.必須加以消除.
人體電位一般可達幾千伏、上萬伏，最高可達到6萬伏。
人體ESD的瞬間功率可達幾十瓦?？梢鸹馂?zāi)、爆炸。
ESD引起靜電電擊及二次傷害。
?
防靜電工作服
?
   1．防靜電工作服的種類
   目前我國已初步開發(fā)了一批具有防靜電性能的織物，可供各種生產(chǎn)車間使用。從生產(chǎn)工藝看，大體可分以下三種。
   （1）在織物表面采用吸濕性樹脂，降低表面電阻率，使靜電容易泄漏。
   （2）在化纖生產(chǎn)工藝中，引入吸濕性材料或親水性基團，降低其電阻，使靜電容易泄漏。
   （3）在織物中，混入導(dǎo)電性纖維（其材質(zhì)與工藝則是多種多樣），利用其產(chǎn)生的電暈放電使靜電中和。

對比試驗結(jié)果
即穿一般衣服與穿防靜電服裝，站在不同地面上，同時進行脫衣起電試驗，然后進行比較。
   （1）實驗者穿絕緣鞋，站在絕緣地面上，身穿普通服裝，然后脫掉外上衣，立即用手觸摸電位計觸頭，測量人體電位；同時將脫下的上衣，搭在繩上，測衣服電位，結(jié)果如表5-5。 
表7-8普通服裝脫衣起電試險結(jié)果

被試者

內(nèi)外衣材質(zhì)

人體電位 V

衣服電位 V

備注

甲

外穿的確良上衣下穿藍布牛仔褲內(nèi)穿毛線衣褲

4800

28000

溫度15℃
濕度40%
人體電容：
C人甲：130pF
C人乙：130pF

4200

20800

5300

29000

乙

外穿彈力呢上衣下穿毛料褲
內(nèi)穿絲綢棉上衣下穿尼龍褲

6400

42300

6400

35000

6100

28000

（2）實驗者內(nèi)穿普通服裝，外著防靜電工作服（套裝），仍然站在絕緣地面上，穿絕緣鞋，同上面一樣做脫衣起電試驗，測試結(jié)果見表7-9。

表7-9普通內(nèi)衣、外著防靜電套裝脫衣起電試驗

被試者

內(nèi)衣材質(zhì)

人體電位 V

衣服電位 V

備注

甲

上穿毛線衣
下穿藍布牛仔褲

1300

2900

溫度15℃
濕度40%
人體電容：
C人甲：130pF
C人乙：130pF

1000

2800

乙

上穿毛線衣
下穿毛料褲
?

1300

4000

900

3800

（3）實驗者外穿防靜電工作服（套裝）、導(dǎo)電鞋，站在導(dǎo)電地面上，脫去上衣，測人體電位和衣服電位，結(jié)果見表7-10。

表7-10防靜電工作服、防靜電地面試驗結(jié)果

被試者

內(nèi)衣材質(zhì)

人體電位 V

衣服電位 V

備注

甲

上穿毛線衣
下穿藍布牛仔褲

100~200

4800

溫度15℃
濕度40%
人體電容：
C人甲：390pF
C人乙：360pF

100~200

2700

乙

上穿毛線衣
下穿毛料褲
?

5000

4000

屬0區(qū)或1區(qū)的爆炸危險場所，且可燃物的最小點燃能量在0.25mJ以下時，工作人員應(yīng)穿防靜電鞋、工作服。禁止在爆炸危險場所穿脫衣服、鞋帽。
設(shè)置簡易人體靜電消除裝置
?人們在油輪、油區(qū)進行采樣、檢尺等作業(yè)之前，應(yīng)先接觸一下消電棒（或一根接地導(dǎo)線），以消除人體靜電。該消電棒一般安裝在油輪、油區(qū)的扶梯上。
   人們從碼頭登上油輪時，在上船必經(jīng)之處留出一小塊地方，即一小塊甲板不涂防腐油漆，以便人們經(jīng)過時自行消電?；蛘咴诖w上下舷梯處的扶欄上安裝一段裹銅管，以便人們上船時，先摸一下鋼管進行消電。

幾處油碼頭的
人體靜電消除裝置

防止油中夾水和空氣，防止不同油相混合

油中含水或空氣，或者不同油相混合時，靜電發(fā)生量會急劇增加。實驗結(jié)果表明，油含水、氣會使起電效應(yīng)增大2~50倍。這是因為，油品與空氣接觸后，在攪拌、噴射、沉降、飛濺、發(fā)泡與流動等接觸分離的相對運動過程中，會在液體中產(chǎn)生大量靜電。這種靜電對易燃的汽油、煤油等輕質(zhì)石油產(chǎn)品是一種潛在的著火危險。例如，1978年1月，國內(nèi)某單位一只5000m3柴油貯罐發(fā)生爆炸，就是因為在注油過程中從下部打進壓縮空氣進行攪拌（底部還存在老油），同時又采用了頂部注入方式，這就釀成了大禍。
   實際測試也表明，當(dāng)空氣呈細小氣泡混入油品時，在流動開始的一瞬間，與油品在管線內(nèi)流動相比，起電效應(yīng)大約增大100倍左右。

所以，一定要采取措施防止油品與水、氣相混或不同油品相混。一是要在注油前注意切水，防止底部注油時把水?dāng)囘M油中。二是要堅持底部進油，防止油與空氣的混合。三是切換不同油品時要注意貯罐的清掃，防止不同油相混合。

靜電接地
     所有金屬裝置、設(shè)備、管道、貯罐等都必須接地。不允許有與地相絕緣的金屬設(shè)備或金屬零部件。
    各專設(shè)的靜電接地端子電阻不應(yīng)大于100Ω。
    金屬設(shè)備與設(shè)備之間、管道與管道之間，如用金屬法蘭連接，若能保證有兩個以上螺栓可靠連接，可不另接跨接線。

平時不能接地的汽車槽車和槽船在裝卸易燃液體時，必須在預(yù)設(shè)地點按操作規(guī)程的要求接地，所用接地材料必須在撞擊時不會發(fā)生火花。裝卸完畢后，必須按規(guī)定待物料靜置一定時間后，才能拆除接地線。

直徑大于2.5ｍ或容積大于50ｍ3的大型金屬裝置應(yīng)有兩處以上接地點。較長的輸送管道應(yīng)每隔80-100ｍ設(shè)一接地點。 
磁性連接頭
接地點
接地點
設(shè)備夾
采用靜電消除器
在流速較大、靜電產(chǎn)生較多的出口附近，可采用靜電消除器消除靜電。
采用導(dǎo)電性好的管道輸送易燃液體
不宜采用非金屬管輸送易燃液體。如必須采用，應(yīng)采用可導(dǎo)電的管子或內(nèi)設(shè)金屬絲、網(wǎng)的管子，并將金屬絲、網(wǎng)的一端可靠接地或采用靜電屏蔽。

增加濕度
增加空氣濕度的主要作用是降低絕緣體的表面電阻率，從而便于絕緣體通過自身泄放靜電。因此，如工藝條件許可，可增加室內(nèi)空氣的相對濕度至50％以上。

控制可燃氣體靜電
為減少氫、乙炔、丙烷、城市煤氣等可燃氣體的靜電電量，應(yīng)首先清除輸送管、儲氣瓶、軟管等內(nèi)部雜質(zhì)（包括水分），保證容器和管道有良好的靜電接地，盡量使用接地的金屬管。氣體出口處應(yīng)保持潔凈。
對管道的閥門、法蘭應(yīng)經(jīng)常維修，而泄漏處應(yīng)保持潔凈，有條件宜安裝氣體泄漏自動報警器。
控制可燃氣體的流速，如管道中乙炔流速應(yīng)限制在2m/s以下，氣相液化石油氣管中流速應(yīng)控制在8-12m/s。

5. GB 13348-2009液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程 修改內(nèi)容簡述 
GB 13348-2009（代替GB 13348-1992） 液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程
2009-03-31發(fā)布
2009-12-01實施
主要修訂部分
——刪除了 “靜電引燃起因”、“預(yù)防靜電危害的管理措施”和附錄B ；
——增加了改善工藝操作條件的規(guī)定 ；
——調(diào)整了加入防靜電添加劑油品電導(dǎo)率的要求，數(shù)值從50pS/m提高 到250pS/m ；
——增加了安裝人體靜電消除裝置的規(guī)定 ；
——調(diào)整了對油罐導(dǎo)靜電涂料電阻率的要求 ；
——調(diào)整了裝油速度的要求 ；
——增加了鐵路罐車大鶴管裝車的要求 ；
——修改了油碼頭船岸連接的要求；
——增加了管道泵及過濾器、緩沖器等應(yīng)可靠接地的要求； 
——調(diào)整了對采樣、測溫、檢尺工具的要求。

標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容
一、范圍
二、規(guī)范性引用文件
三、預(yù)防靜電危害的基本方法
四、預(yù)防靜電危害的技術(shù)措施
附錄

1  范圍
原文：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液體石油產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、貯存、使用過程
      中防止靜電危害的基本方法和措施。　 本標(biāo)準(zhǔn)適用于液體石油產(chǎn)品。

修訂：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液體石油產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、貯存、使用等過
      程中預(yù)防靜電危害的基本方法和措施?！?本標(biāo)準(zhǔn)適用于液體石油產(chǎn)品。

2  規(guī)范性引用文件
修訂：
      下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
      GB 4385　 防靜電膠底鞋、導(dǎo)電膠底鞋安全技術(shù)要求　　  GB 6950　 輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率　　GB 12014　防靜電工作服　　GB 12158　防止靜電事故通用導(dǎo)則
  刪除：3 靜電引燃起因
      液體石油產(chǎn)品在流動、過濾、混合、噴霧、噴射、沖洗、加注、晃動等情況下，由于靜電荷的產(chǎn)生速度高于靜電荷的泄漏速度，從而積聚靜電荷。當(dāng)積聚的靜電荷，其放電的能量大于可燃混合物的最小引燃能，并且在放電間隙中油品蒸氣和空氣混合物處于爆炸極限范圍時，將引起靜電危害。
     
 說明：本章只是對液體石油產(chǎn)品靜電積聚的過程及引起靜電災(zāi)
      害的條件的描述，無規(guī)定要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫要求刪除。
3  預(yù)防靜電危害的基本方法
修訂：
3．1　靜電接地3．1．1　油品生產(chǎn)和貯運設(shè)施、管道及操作工具等應(yīng)采取靜電接地措施。當(dāng)它們與防雷、電氣保護接地系統(tǒng)可以共用時，不再采用單獨靜電接地措施。3．1．2　靜電導(dǎo)體與大地間的總泄漏電阻值在通常情況下應(yīng)不大于1MΩ。專設(shè)的靜電接地體的接地電阻值不宜大于100Ω在山區(qū)等土壤電阻率較高的地區(qū)，其接地電阻值也不應(yīng)大于1000Ω。
3.2  工藝操作條件的改善
新增：

3.2.2 在灌裝過程中，應(yīng)防止油品的飛散噴濺，從底部或上部入罐的注油管末端時，應(yīng)設(shè)計成不易使液體飛散的倒T形等形狀或另加導(dǎo)流板；或在上部灌裝時，使液體沿側(cè)壁緩慢下流。

說明：本條款引自《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006：6.3.2
      參考了《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》API RP2003-
      2008：4.2.5.4、4.2.6。噴濺式灌裝造成油品動蕩并形成薄霧
      能產(chǎn)生大量靜電，危險性較大，本條款規(guī)定了相應(yīng)的防范措施

3.2.3 應(yīng)避免混入其他不相容的第二物相雜質(zhì)如水等。并應(yīng)盡量  減少和排除容器底部和管道中的積水。當(dāng)管道內(nèi)明顯存在不相容的第二物相時，其流速應(yīng)限制在1m/s以內(nèi)。 
3.2  工藝操作條件的改善
新增：
說明：本條款引自《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006:6.1.2、
      6.3.4，參考了《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》API
      RP2003-2008：4.2.5.5。油品中混入水等雜質(zhì)，不論在輸送的
      管線中還是在儲罐里都增加了帶電危險性，當(dāng)混入的水分在
      1%～5%時最危險。本條款規(guī)定了相應(yīng)的防范措施。

3.3  采用靜電消除器
修訂：
3.3.1 當(dāng)不能以改善工藝條件等方法來減少靜電積聚時，應(yīng)采用
      液體靜電消除器。

3.3.2 靜電消除器應(yīng)裝設(shè)在盡量靠近管道出口處。 
3.4  采用防靜電添加劑
原文：
4.4.1 在液體石油產(chǎn)品中可加入微量的油溶性的抗靜電添加劑，使其電導(dǎo)率達到50pS/m以上。輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率及其測定法見GB 6950 和 GB 6539。
修訂：
3.4  在油品中可加入微量的油溶性的防靜電添加劑，使其電導(dǎo)率達到250pS/m以上（參見GB12158和GB6950）
本條款參考了《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006:6.3.8、《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》API RP2003-2008：A.8.5。2001年修訂的《輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率》GB6950規(guī)定噴氣燃料的安全靜止電導(dǎo)率應(yīng)為50-600pS/m，從調(diào)研結(jié)果來看，目前國內(nèi)只有航煤使用防靜電添加劑，本條款參考GB/12158采用250pS/m。GB6950-2001中規(guī)定了電導(dǎo)率的測定法，故不再參見GB 6539。
說明：
3.5  采用緩和器
3.5.1 帶電油品在緩和器內(nèi)停留的時間一般可按緩和時間的3倍
      來設(shè)計。緩和時間應(yīng)按式(1)計算：
................. (1)

式中： t ——緩和時間，s；
      εr——油品相對介電常數(shù)；
      ε0 ——真空介電常數(shù)，pF/m；
       σ——油品電導(dǎo)率，pS/m。
3.5.2 對于電導(dǎo)率大于50 pS/m的油品，可以不受緩和時間的限制
保留：
3.7  防止人體帶電
4.7.1 當(dāng)氣體爆炸危險場所的等級屬0區(qū)及1區(qū)時，作業(yè)人員應(yīng)穿
      防靜電工作服，防靜電工作鞋、襪，且應(yīng)配置導(dǎo)電地面。
      (參見GB 12014和GB 4385)。 
爆炸危險場所作業(yè)人員穿防靜電工作服，防靜電鞋是目前石化行業(yè)的一般要求。原條款規(guī)定限制在0區(qū)和1區(qū)內(nèi)，并要求配置導(dǎo)電地面，難以操作。事實上，作業(yè)人員很少進入0區(qū)，短時間內(nèi)會在1區(qū)和2區(qū)出入，應(yīng)統(tǒng)一著裝要求。導(dǎo)電地面是電子行業(yè)靜電危險場所的要求。
原文：
3.7.1 爆炸危險場所作業(yè)人員應(yīng)穿防靜電工作服，防靜電鞋
     （參見GB 12014和GB 4385）。 
修訂：
3.7  防止人體帶電
3.7.3 泵房的門外、油罐的上罐扶梯入口與采樣口處、裝卸作業(yè)
      區(qū)內(nèi)操作平臺的扶梯入口及懸梯口處、 裝置區(qū)采樣口處、
      碼頭入口處等作業(yè)場所應(yīng)設(shè)人體靜電消除裝置。 
本條款參考了《石油庫設(shè)計規(guī)范》GB50074-2002：14.3.13。目前石化行業(yè)普遍要求設(shè)置人體靜電消除裝置，從實踐經(jīng)驗來看效果很好。
新增：
4  預(yù)防靜電危害的技術(shù)措施
本條款參考了《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》GB50393-2008：4.1.4。導(dǎo)靜電涂料分為本征型和添加型兩類。本征型利用基料本身的導(dǎo)靜電能力來實現(xiàn)導(dǎo)靜電；添加型主要通過填料來實現(xiàn)導(dǎo)靜電，常見的主要以添加金屬和金屬氧化物及碳黑為主，添加金屬和金屬氧化物淺色導(dǎo)靜電涂料，它與以添加碳黑為主的黑色導(dǎo)靜電涂料有所區(qū)別。由于碳黑系列的導(dǎo)靜電涂料在使用過程中污染油品、耐腐蝕性差等缺陷，該規(guī)范限制了碳黑系列的導(dǎo)靜電涂料的使用。該規(guī)范提倡使用本征型導(dǎo)靜電涂料。涂層的表面電阻率取值是該規(guī)范經(jīng)過廣泛討論確定的。
 4.1 油罐
原文：5.1.2 貯罐內(nèi)壁應(yīng)使用防靜電防腐涂料，涂料體電阻率應(yīng)低
      于108Ω·m（面電阻率應(yīng)低于109Ω）。  
修訂：4.1.2 當(dāng)油罐內(nèi)壁采用導(dǎo)靜電型防腐蝕涂料時，應(yīng)采用本
       征型導(dǎo)靜電防腐蝕涂料或非碳系的淺色添加型導(dǎo)靜電防腐
       蝕涂料，涂層的表面電阻率應(yīng)為（108～1011）Ω。 
4.1 油罐
原文：
 5.1.4 對于電導(dǎo)率低于50pS/m的液體石油產(chǎn)品，在注入口未浸沒
       前，初始流速不應(yīng)大于1m/s，當(dāng)注入口浸沒200mm后，可
       逐步提高流速，但最大流速不應(yīng)超過7m/s。如采用其他有
       效防靜電措施，可不受上述限制。   
修訂：
 4.1.4 對于電導(dǎo)率低于50pS/m的油品，在注入口未浸沒前，初始
       流速不應(yīng)大于1m/s，當(dāng)注入口浸沒200 mm后，可逐步提高
       流速，但最大流速不應(yīng)大于7 m/s。如采用其他有效防靜電
       措施（如防靜電添加劑、靜電消除器等），可不受上述限制 
說明：明確說明其他有效防靜電措施是指防靜電添加劑、靜電消除器等。
4.1.6 裝油完畢應(yīng)靜置10min后再進行采樣、測溫、檢尺等作業(yè)。
      若油罐容積大于5000m3時，應(yīng)靜置30min后作業(yè)。 
本條款內(nèi)容為原5.10.3與5.4.4的規(guī)定，在章節(jié)上作了變動以便更加明確。 
新增：
說明：
4.1 油罐
4.2  汽車罐車
原文：
 5.2.3 采用頂部裝油時，裝油鶴管應(yīng)深入到槽罐的底部200mm。
       裝油速度宜滿足式（2）關(guān)系：V2D≤0．5 
修訂：
 4.2.3 采用頂部裝油時，裝油鶴管應(yīng)深入到槽罐的底部200mm。
       裝油速度宜滿足式（2）關(guān)系： VD≤0．5

說明：
本條款參考了《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006:6.3.1、《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》API RP2003-2008：4.2.5.3。對于裝油速度的控制，原西德化學(xué)工業(yè)協(xié)會對于煤油、噴氣飛機燃料、清潔用輕質(zhì)汽油等，推薦采用V2D≤0.64的經(jīng)驗公式；西歐有的研究機構(gòu)提出VD≤0.38的公式；英國專利研究中心認為應(yīng)按油品電導(dǎo)率的不同而采用不同的速度。我國一般采用美國石油學(xué)會（API）提出的公式，即對于汽車槽車VD≤0.5，對于鐵路槽車VD≤0.8。 
4.3  鐵路罐車
原文：
 5.3.3 頂部裝卸油時，裝卸油鶴管應(yīng)深入到槽罐的底部。裝油速
       度宜滿足式（3）關(guān)系：　　                 V2D≤0．8 
說明：
本條款參考了《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006:6.3.1、《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》API RP2003-2008：4.3.5。 
修訂：
 4.3.3 頂部裝卸油時，裝卸油鶴管應(yīng)深入到槽罐的底部。裝油速
       度宜滿足式（3）關(guān)系：　　                 VD≤0．8 
4.4  油輪和舶船
原文：
 5.4.1 作業(yè)前，應(yīng)先將船體與陸地上接地端進行接地。使用軟管
       輸送輕質(zhì)油品前，應(yīng)做電氣連續(xù)性檢查。遵循先接搭接線
       后接軟管，作業(yè)后先拆輸油軟管后拆搭接線。 
修訂：
 4.4.1 作業(yè)前應(yīng)用絕緣護套導(dǎo)線通過防爆開關(guān)將碼頭與船體跨接，
       作業(yè)后拆除跨接線。輸油臂或軟管上如裝有25kΩ～2500kΩ
       的絕緣法蘭或防靜電軟管，不宜設(shè)跨接線。使用軟管輸送輕
       質(zhì)油品前，應(yīng)做電氣連續(xù)性檢查。 
說明：
          本條款參考了《石油庫設(shè)計規(guī)范》GB50074-2002：14.3.13和《油碼頭安全技術(shù)基本要求》GB16994－1997：5.2.7。國際海運聯(lián)盟（ICS）、國際港口協(xié)會（IAPH）、石油公司國際海事論壇（OCIMF）最新修訂的“國際油船和石油終端站安全指南（ISGOTT）明確規(guī)定：在油船裝、卸作業(yè)時，船-岸之間必須加裝防靜電絕緣法蘭或非導(dǎo)電軟管（二者只能選用其一）。該條款修訂考慮了國際國內(nèi)的實際情況。絕緣法蘭或防靜電軟管主要目的是防雜散電流，同時具有防靜電功能，是國際上普遍采用的。采用跨接線是目前國內(nèi)通行做法（即使有絕緣法蘭或防靜電軟管），但在連接時存在火化放電危險，因此要求通過防爆開關(guān)連接。
4.4  油輪和舶船
4.4  油輪和舶船
原文：
 5.4.3 裝油初速度不大于1m/s，當(dāng)入口管浸沒后，可提高流速，
       但100mm管徑不大于9m/s；150mm管徑不大于7m/s。 
修訂：
 4.4.3 裝油初速度不大于1m/s，當(dāng)入口管浸沒后，可提高流速，
       但不應(yīng)大于7m/s。 
本條款參考了《油船油碼頭安全作業(yè)規(guī)程》GB18434-2001：11.4.3.1。原條文規(guī)定了兩種管徑的最大流速，可操作性差。
說明：
4.5  飛機
原文：
 5.5.4 當(dāng)油品電導(dǎo)率大于50pS/m時，其加油速度可達至7m/s。 
修訂：
 4.4.4 當(dāng)油品電導(dǎo)率大于250pS/m時，其加油速度可達至7m/s。 
與條款3.4對應(yīng)。 
說明：
4.6  油桶
修訂：
 4.6.1 當(dāng)采用金屬管嘴或金屬漏斗向金屬油桶裝油時，各部分應(yīng)
       保持良好的電氣連接，并可靠接地。
 4.6.2 不應(yīng)使用絕緣性容器加注汽油、煤油等。
 4.6.3 防靜電容器加注油品時，容器上的任何金屬部件應(yīng)與裝油
       管線跨接。若使用金屬漏斗加注，金屬漏斗也應(yīng)接地。
4.7  管路
添加：
 4.7.3 管道泵及過濾器、緩沖器等應(yīng)可靠接地。
保留：
 4.7.1 管路系統(tǒng)的所有金屬件，包括護套的金屬包覆層必須接地
       管路兩端和每隔200～300m處，應(yīng)有一處接地。當(dāng)平行管路
       相距10cm以內(nèi)時，每隔20m應(yīng)加連接。當(dāng)管路與其他管路交
       叉間距小于10cm時，應(yīng)相連接地。 4.7.2 對金屬管路中間的非導(dǎo)體管路段，除需做屏蔽保護外，兩
       端的金屬管應(yīng)分別與接地干線相接。非導(dǎo)體管路段上的金
       屬件應(yīng)跨接、接地。 4.7.4 用管路輸送油品，應(yīng)盡量避免混入空氣、水、灰塵等物質(zhì) 
4.8 攪拌、混合和調(diào)和 
刪除：
 5.8.3 如果采用噴射混合，只要液柱不噴出液面，并且設(shè)備的金
       屬部件都接地，是沒有靜電引燃危險的。 
     本條款不具操作性，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫要求刪除。 
說明：
4.10  采樣、測溫、檢尺
原文：
 5.10.2 不準(zhǔn)使用絕緣和非絕緣材質(zhì)的檢尺、測溫、采樣工具進
        行作業(yè)。 
修訂：
 4.10.2 繩索及油尺等應(yīng)采用單位長度電阻值為1×105Ω／m～
        1×107Ω／m或表面電阻和體電阻率分別低于1×109Ω
        及1×108Ω·m的靜電亞導(dǎo)體材料。 
本條款參考了《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB/12158-2006: 6.3.7
原條款表述不清。
說明：
4.10  采樣、測溫、檢尺
原文：
 5.10.3 油罐采樣、計量和測溫前靜置時間可按5.4.4之要求進行。 
修訂：
 4.10.3 作業(yè)應(yīng)根據(jù)靜置時間的要求進行。 
原條款只對油罐靜置時間作了要求，事實上汽車罐車、鐵路罐車及油輪等進行檢尺、測溫、采樣作業(yè)時也應(yīng)符合靜置時間要求（見3.1.6、3.2.6、3.3.4、3.4.5）。
說明：
刪除：
    第6章 預(yù)防靜電危害的管理措施 
    本章規(guī)定的各項管理措施與目前各企業(yè)生產(chǎn)管理不相符合，難以貫徹執(zhí)行，應(yīng)由企業(yè)或其主管部門根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的管理制度。
說明：
附錄 
刪除：
    原附錄B“輕質(zhì)石油產(chǎn)品電導(dǎo)率測定儀校正法”。 
本附錄是已刪除的原第6章的附錄。
說明：

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