典型工業防爆場所靜電定量檢測與危害評價的研究

李新盛(青州市應急救援指揮中心，山東 青州 262500)

0 引言

在進行工業生產的過程中，大多數設備中的操作介質都存在易燃燒、易爆炸特性，同時，可以將其引燃的最小點火量相對較低。生產、制造過程中，如果物料、介質出現跑、漏以及事故發生的情況，會讓其中存在的液體蒸汽、纖維等物質與空氣共同組成可以燃燒的體系，一旦出現了點火源，便會發生嚴重爆炸，這對生命安全、經濟效益方面造成了嚴重威脅。較為常見的引燃源主要有：危險高溫、靜電等，其中產生爆炸事故次數最多的是靜電。理量。某點電位的定義內容是：在靜電場內將相應單位的正電荷由該點起始，沿著隨意路徑進行移動的參考點。其中電場里所做的功值，如果參考點的電位取值是零，那便代表兩點之間的電壓值便是電位數值。在對電壓進行測試的過程中，大多數都讓大地的電位取值為零，為此，還將其稱作為靜電電壓測試。在靜電電位測試中，還涉及了接觸、非接觸兩種。接觸式主要使用的場合是導體、人體帶電中，但是該過程中帶電體每點之間電位值相同。在介質帶電的場合中，由于電位等因素的影響，便需要利用非接觸式措施。

1 靜電的檢測技術

1.1 接觸式

工業生產活動中，對靜電參數進行測量是非常關鍵的工作，依據該方面的操作能精準了解靜電具體情況，幫助技術人員分清生產中物體的靜電起電、帶靜電荷，并對其產生的危險程度進行科學判斷。在基本的靜電測量參數中，主要涉及了靜電的電壓、電容、電荷量、電阻、電阻率等。當以上內容中的電荷量是帶電物體本質表征中的物理量時，會對物體放電概率、危險程度產生直接影響；靜電電壓是表征制定的參考點，一般情況下是大地，其與帶電表面某點之間的電位差值、大地電位取值都是“0”，那便代表其是帶電物體的相應靜電位值；靜電電容是與起點規律、能量大小、安全電壓、事故危險分析等方面有直接聯系的關鍵參數[1]。

在進行電場描述的過程中，電位是較為基礎的物接觸式測量的關鍵原理便是：將需要進行測量的物體絕緣電纜線，與靜電電壓表的測量電極進行了連接。在電壓表使用過程中，通常都會使用大地作為相應的參考點，為此，表上讀數便是被測量出的電位值。在對電壓進行測試的過程中，需要確保儀器的低電壓短、機殼要接觸良好，并且在要高壓位置使用絕緣效果較為優秀的電纜材料之后將其與帶電體進行連接。與此同時，儀器在正式使用前，需要先將其進行調零。在日常工作中，經常能夠使用到的設備種類有：EST100防爆靜電電壓測試儀、Q-V系列的靜電電壓表等。

1.2 非接觸式

在使用非接觸式的測量辦法時，其中原理內容便是：電荷很難在高絕緣的物質中進行移動，促使相應電位在不同位置會產生明顯差距。這時在進行測試的過程中，便需要使用靜電感應、空氣電離的原理，在帶電物體的附近使用測試探頭，促使二者之間能夠產生畸變的電場，以此來測試表面的電位情況。非接觸式的儀器能夠被分為兩種：感應式、電阻分壓式。在日常工作中經常使用的感應式儀器主要存在振動電容式、直接放大式。

2 靜電檢測對象、方法

2.1 檢測對象

能夠導致工廠內部產生火災爆炸的原因便是：靜電荷的產生；靜電在不斷積累的過程中，可以對電介質擊穿后進行放電；在放電的火花附近存在相應可燃物質；放電火花的能量超過了可燃物質最小燃火點；內部防護措施失去自身的效果等。在對靜電檢測對象進行挑選的過程中，需要具備相應的參照條件，并依據此來分辨工廠內靜電存在的危險因素，選擇靜電對場所產生影響的因素，再對其開展現場檢測工作，斷定產生的危險程度。正常情況下，防爆場所中需要進行靜電檢測的對象是點線面危險源[2]。

通過對三類的靜電器電源進行分辨、測量，便能夠斷定其當前是否成為帶電源、帶電量，了解其是否會讓工業生產出現危險。在面對具備靜電荷的危險源時，如果出現了放電的情況，便能夠以此將所有的能量釋放出來。儲存的能量公式為：

式中：W為儲存的能量；C為相應的電容；U為靜電電壓。

靜電釋放的時間t與低泄漏電阻Re*C相同。如果W超過了相應物質的燃燒爆炸的最小值，ms量級大于t時，便會存在燃燒爆炸的問題隱患。

在面對存在靜電荷的非導體危險源時，例如金屬材質輸油管道，其一旦發生放電，所產生的情況會與帶電導體產生差異，其不會一次性將能量全部釋放，而是會依次將電能放出，在對其靜電隱患進行測量的過程中，便可以根據U的極限來進行分析。同時在對靜電危險源進行測試時，其中要包括了人體自身的靜電電壓、對地電容、電能大小，以此來斷定放電的概率。

2.2 檢測方式

在進行靜電源檢測參數的過程中，其中主要涉及了測試靜電壓、人體靜電測量、靜電泄漏電流；防靜電措施的檢測參數包括了靜電電阻、人體防靜電工作服。最后在操作介質檢測參數中，重點關注具備爆炸性質的氣體濃度、最小火能。

2.2.1 點危險源

在對靜電的危險源進行情況研究時，需要先判斷包含的電荷量、靜電能力大小等，之后依據相應的儲能公式，來開展工作(Q代表靜電的電荷量)。在點靜電檢測過程中，主要存在兩種方式：一是對點危險源靜電的電壓、對地電容進行測量之后，測算出固體設備、部件內部存儲的能量；二是使用微電流表，對電位線環的對地泄漏電流值進行測量，之后依據此來計算出靜電荷的情況，然后與電容值、電壓值進行結合，判斷出靜電的總能量。

2.2.2 電壓電容

2.2.2.1 靜電電壓

所謂靜電電壓便是帶電物體的表面某點電位，以及指定參考點之間產生的數值差。由于大地的電位經常是“0”，所有帶電物體表面的電位，便直接顯示出了電壓情況。電位、電荷二者之間的物理量是正比關系，其中的高低變化能夠顯示出相應的帶電情況。在使用EST101防爆靜電電壓表來進行測量工作時，由于其屬于非接觸式設備，要在該過程中禁止與物體直接連接，而是依據相應的靜電感應原理，來間接性測出靜電電位情況。靜電感應原理主要是指使用探頭接近但不接觸物體，之后使用二者之間的畸變電場，來完成工作內容。與接觸式設備的使用效果進行比較，該結果數值受到輸入電容、電阻產生的影響相對較小，但是其中的測試距離、物體形狀會干擾到最終結果。在探頭、被測物體之間的距離出現差異時，便會讓得出的靜電數值產生差異，促使最后結果發生失真的情況。為此在進行測量工作時，需要對距離進行細致校準，以此來保障最后得出的數值準確性高。同時，測量得出的數值，僅能夠表示探頭相對應的局部面積上的平均數值，在面對絕緣體時，不同位置產生的數值會出現明顯不同，不能夠將得出的數值代表整體電位情況[3]。

2.2.2.2 靜電電容

靜電的電容是與電壓、電能量等物理量相關的參數之一。在對工業裝置、設備、工藝、人體進行研究后，來了解相應的電規律，判斷能量釋放的大小、確定發生源的安全電壓值、分析靜電火災事故的原因，還需要對物料、設備、人體等方面進行測量。

在使用測量儀器VC6013數字電容表對其進行測量時，該設備的使用原理，便是電荷分配方式(如圖1所示)，其中的K代表開關。一是讓開關2斷開連接，將開關1合上，這時便可以利用直流、穩壓的電源，來給電容進行充電，使其達到U0。二是將開關3連接上，這時便可以將被測量電容中殘存的電壓釋放，之后再將其斷開。三是先將開關1打開，讓充電的電源脫離之后，再快速合上開關2，這時測量其中的平衡電壓，之后依據Cx= (Co+Cb)(Uo?U)/U的公式進行計算。

圖1 分壓測量方式

在現實測量的過程中，要將其中一個電極位于被測量物體表面、另一個進行接地。在物體存在導電能力時，像是金屬材質的油桶、人體，電荷便會通過測量的表筆設備，被分配到物體的上方，因此形成并聯的電路，讀出物體存在的電容數值；在物體具備絕緣性時，由于其不具備導電的能力，電荷不會進入到測量表筆中，會讓測量出的數值為0，但是如果其自身攜帶相應的靜電荷，其具備的感應作用，便會讓表筆測量端聚集電荷，促使標準電容表內部的數值降低，但同時也可以根據此來建立并聯回路，得到相應的電容值。

3 靜電事故危險評價方法

3.1 選擇依據

化工企業的靜電危險因素產生爆炸危險時，不僅要考慮到內部存在的相應起電源、放電形式、爆炸混合物，還要了解內部人員、機械設備、環境等方面，綜合采取預防措施，以及明確其在事故發生中的效果。之后多角度考量現有的二維評價方式，主要涉及了靜電事故發生概率、嚴重程度，以此來表征靜電事故的危險程度，其中主要包含了有風險矩陣、LEC、MES、MLS等方式。當前使用相對較為廣泛的方法是MLS，其中不僅考慮到了相應因素自身存在的危險程度，還綜合考量了現場檢測、控制方法。

通過將MLS評價方法作為基礎，來對工廠內部危險事故可能發生的位置進行優化，之后采用定量的安全檢查表，來分辨其中的靜電安全隱患因素，建設出完善后的MLS靜電火災、爆炸評價模型，并讓其在工廠內進行實際使用認證。依據對工業中存在的靜電安全隱患危險程度進行評價，來幫助其發現其中隱藏的問題，強化對該方面的管理力度，甚至還可以為電氣防爆檢測部門工作的開展提供參考依據。

3.2 方法改進

想要對相應的評價方式進行改善，便需要與企業內部的靜電隱患進行特點結合。在對工業靜電火災爆炸事故發生的可能性進行計算時，還需要在該過程中同時考慮混合物環境的形成、有效放電產生引燃的可能性。爆炸性混合物環境形成主要是指相應物質與空氣產生融合，以及相應環境處于爆炸極限的可能性，其中有效放電引燃產生的概率，主要是指工廠內部因靜電放電而導致混合物爆炸的概率。在對兩種可能性進行計算時，需要合理分析能夠產生影響的控制、監督措施。對相應的控制措施體系進行構建、細致劃分，并對其逐一打分，例如：接地、跨接人體靜電防護對等方面的措施情況等。對工業廠房內部可以控制、可監控的狀態進行判斷時，可利用SQSC來對其進行評判打分，其中具備的標準需要根據MLS評價方式中的“控制與可檢測狀態M”來進行取值。一級表示相應企業已經使用了有效的放燃燒措施、防爆性混合物的預防措施；三級代表其使用的措施中存在一定缺陷，靈敏程度低；五級則代表不存在相應的檢測、控制措施。改進過程中使用的公式為：

式中：R為危險評估結果；n為危險體數量；Lai為第i各位纖體環境形成的概率；Mai為第i個控制危險體爆炸的措施；Lbi為第i個有效放電引燃的概率；Mbi為第i個控制放電引燃的措施；Si1、Si3分別為在事故中人員、財產方面的損傷[4]。

4 結語

綜上所述，在工業領域不斷發展的過程中，為良好避免因靜電導致危險物品燃燒爆炸的問題，便要對危險程度進行細致分析，從而制定出適宜的解決措施。通過對靜電的檢測技術、靜電檢測對象與方法、靜電事故危險評價方法進行細致分析，可以讓相應危險事情的發生概率大幅降低，從而保障自身的穩定、安全發展，促進工業的長久持續發展。