静电跨接

静电跨接

     静电跨接用于消除静电,防止静电火花的产生,利用导电性比较好的金属将两个法兰或者阀门法兰间连接起来,将管道接地,法兰一般都做防腐造成接触不良容易产生火花,为了防止事故发生进行法兰跨接,给产生的电荷提供泄放的通道。

  哪些地方需要做静电跨接?

一、《化工企业静电接地设计规程》(HG/T 20675-1990)

    3.4.4  各种装载易燃、易爆物品的容器,如桶、瓶等,应放置在导电的地坪上,导电地坪应无绝缘油垢,并与接地线相连。带轮子的小车,其轮子应采用有导电性能的材质制作。计量用的台秤、地衡等应用连接线与接地干线相连接。小型容器应采用电池夹子、跨接线与接地干线相连接。

     3.4.5 皮带输送机的皮带应尽量选用导电性的材质。当皮带是绝缘性时,皮带的接头不应使用金属材料。皮带罩必须接地,且固定牢固,不得与皮带有碰刮的现象。

二、《石油化工静电接地设计规范》(SH/T 3097-2017) 

    4.1.1  在生产加工、储运过程中,设备、 管道、操作工具及人体等,有可能产生和积聚静电而造成静电危害时,应采取静电接地措施。

    5.1.1  固定设备(塔、容器、机泵、换热器、过滤器等)的外壳,应进行静电接地。覆土设备一般可不做静电接地。

三、《石油库设计规范》(GB 50074-2014) 

    14.3.8  甲、乙和丙 A 类液体的汽车罐车或灌桶设施,应设置与罐车或桶跨接的防静电接地装置。

    14.3.9 易燃和可燃液体装卸码头,应设与船舶跨接的防静电接地装置。

四、《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160-2008) 

    9.3.1  对爆炸火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道,均应采取接地措施。

    9.3.2  在聚烯烃树脂处理系统、输送系统和料仓区应设置静电接地系统,不得出现不接地的孤立导体。

    9.3.5  汽车罐车、铁路罐车和装卸栈台应设静电专用接地线。

五、《锅炉房设计规范》 (GB 50041-2008) 

    15.2.17 气体和液体燃料管道应有静电接地装置。

六、《泡沫灭火系统设计规范》 (GB 50151-2010) 

    3.7.10 对于设置在防爆区内的地上或管沟敷设的干式管道,应采取防静电接地措施。

七、《干粉灭火系统设计规范》(GB 50347-2004) 

    7.0.7 当系统管道设置在有爆炸危险场所时,管道网金属件应设防静电接地。

八、《油品装载系统油气回收设施设计规范》(GB 50759-2012) 

    9.1.1 油气回收设施内油品管道、设备、机壳应设置静电接地装置。

九、《发生炉煤气站设计规范》(GB 50159-2013) 

    17.0.5 煤气管道应设导除静电的接地装置。

十、《医药工业洁净厂房设计规范》(GB 50457-2008)

    6.4.2 输送易燃介质的管道。应设置导除静电的接地设施。

    9.5.3 洁净室的净化空调系统应采取防静电接地措施。

    11.4.3 医药洁净室(区)的净化空气调节系统,应采取防静电接地措施。

十一、《印染工厂设计规范》(GB 50426-2016) 

    8.4.6 用于有爆炸危险房间的通风系统,应有可靠的防静电接地措施。

十二、《防止静电事故通用导则》(GB 12158-2006) 

    6.4.10 收集和过滤粉料的设备,应采用导静电的容器及滤料并予以接地。

十三、《惰性气体灭火系统技术规范》(CECS 312:2012) 

    6.0.5 凡经过有爆炸危险和变电、配电场所的管网系统,应做防静电接地。

十四、《加氢站技术规范》(GB 50516-2010) 

    10.3.4 加氢机和加氢机邻近处应设置防静电接地装置。十五、《化学工业污水处理与回用设计规范》 (GB 50684-2011) 

    5.3.10 隔油池(罐)的机电设备应采取防爆措施,并应设防静电接地设施。

十六、《防静电工程施工与质量验收规范》(GB 50944-2013) 

    3.0.2 新建工程项目,应在土建施工时预设防静电接地装置。

十七、《气体灭火系统设计规范》  (GB 50370-2005) 

    6.0.6 经过有爆炸危险及变电、配电室等场所的管网、壳体等金属件应设防静电接地。

十八、《压力管道安全技术监察规程—工业管道》(TSGD0001-2009)

    第八十条对法兰跨接防静电有如下规定:有静电接地要求的管道,应当测量各连接接头间的电阻值和管道系统的对地电阻值。

十九、当值超过《压力管道规范—工业管道》(GB/T20801-2006)或者设计文件的规定时,应当设置跨接导线(在法兰或者螺纹接头间)和接地引线。从该条可以看出,法兰是否需要跨接导线,需要测量法兰之间电阻值,当阻值超过规定时,需要跨接。  

二十、《压力管道规范—工业管道第4 部分制作与安装》(GB/T20801.4-2006)

    第10.12.1条规定:有静电接地要求的管道,各段间应导电良好。每对法兰或螺纹接头间电阻值大于0.03Ω时,应设导线跨接。

一、《工业金属管道工程施工规范》(GB 50235—2010)

    第7.13.1条规定:设计有静电接地要求的管道,当每对法兰或其他接头间电阻值超过0.03欧时,应设导线跨接,可以看出,工业管道金属法兰是否跨接,需要测量法兰间电阻值。当法兰间电阻值超过0.03Ω时,应设导线跨接。

静电跨接应该怎么做?

    《化工企业静电接地设计技术规程》(HGJ28-90)目前编号变更为HG/T20675-1990。该规程第2.7.5条规定:当金属法兰采用金属螺栓或卡子相紧固时,一般情况可不必另装静电连接线。在腐蚀条件下,应保证至少有两个螺栓或卡子间的接触面,在安装前去锈和除油污,以及在安装时加防松螺帽等。

    《化工企业静电接地设计技术规程编制说明》对第2.7.5条的解释如下:从不少单位的实践经验来看,用金属螺栓相连的金属法兰之间,单是螺栓相连,已具有足够的静电导通性。在有腐蚀条件下的安装要求,为的是确保导通性。

    《石油化工静电接地设计规范》(SH3097-2000)作为企业规范,严于国家标准和行业标准。该规范第4.3.3条规定,在管道系统上,当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时,一般可不必另装静电连接线,但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。

    《石油库设计规范》(GB 50074-2002)第14.2.14 条规定:输油(油气)管道的法兰连接处应跨接。当不少于5根螺栓连接时,在非腐蚀环境下可不跨接。

    《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB 50156—2002 )第10.3.3条规定:在爆炸危险区域内的油品、液化石油气和天然气管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属线跨接。当法兰的连接螺栓不少于5根时,在非腐蚀环境下,可不跨接。

    GB50235-97《工业金属管道施工及验收规范》第6.12.2条规定:管道系统的对地电阻值超过100Ω时,应设两处接地引线。接地引线宜采用焊接形式。

    SH3501-2002《石油化工有毒可燃介质施工及验收规范》:第6.2.16条有静电接地要求的不锈钢管道,导线跨接或接地引线应采用不锈钢板过渡,不得与不锈钢管直接连接。

图1

静电消除装置风险辨识

    图中盛装危化品安全柜防静电接地装置存在哪些事故隐患? 

图2

事故隐患:盛装危化品安全柜防静电接地线与用电线路中工作接地相连接,不符合规范要求。

风险后果:用电线路一旦发生故障,如短接、产生剩余电流等,工作接地将带电,遇到盛装危化品安全柜内易燃爆混合气体,将会造成火灾或爆炸事故发生。

管控措施

危化品安全柜防静电接地线应单独与接地体(自然接地体或建筑钢筋环梁)或接地干线相连▼

图3

    防静电接地装置一般要求▼

1、专设的静电接地体,其接地电阻值,一般情况应小于100Ω;

2、当静电接地干线在建(构)筑物内与保护接地干线有两点相连,或保护接地干线作为静电接地干线使用时,可不另设静电接地体;

3、静电接地连接系统的各个固定连接处,应采用焊接或螺栓紧固连接,埋地部分应采用焊接,当连接处采用螺栓紧固时,螺栓最小为M10(镀锌),有关金属接触面应去锈、除油污,并加防松螺帽或弹簧垫;

4、防静电接地线不得利用电源零线、工作接地相接,不得与防直击雷地线共用,防静电接地线可与钢筋混凝土基础接地引出点或人工接地体相连接;

5、当选用钢筋混凝土基础作静电接地时,应选择适当部位预埋200×200×6钢板,在钢板上再焊专用的金属接地板。预埋钢板的锚筋应与基础主钢筋(或通过一段钢筋)相焊接;

6、金属接地板应选用镀锌钢材,截面不宜小于50×10mm,采用人工接地体连接时,埋入地面深度应不小于0.7米。

图4

引用标准及依据

1、防止静电事故通用导则(GB12158-2006);

2、《化工企业静电接地设计规程》 HG/T 20675-1990;

3、《工业与民用电力装置的接地设计规范》(GBJ65—83);

4、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010。

静电事故案例

事故一

2019年8月9日中午,深圳市一轮胎汽修店发生爆炸,造成4人死亡。

深圳消防发布通报称,该起事故原因为经营部员工李某、陈某(死者)维修汽车过程中,将拆卸油箱内的汽油倒炸并蔓延成灾。

图5

事故二

2019年1月22日,广东某工业园内,货车司机把车停在生产车间门口空地,公司两名员工把生产车间内的珍珠棉成品搬到货车车厢里。一员工从珍珠棉上跳下来,踩到车厢地板金属时,脚下因静电产生火花引起火灾。火灾导致一人脸部受轻伤。

图6

事故三
2018年4月19日,天津市一制药有限公司提取车间发

生一起爆炸事故,造成3人死亡、2人重伤,直接经济损失约(不含事故罚款)1740.8万元。该事故是由于静电荷积聚放电,引燃了提取罐周围乙醇蒸气与空气混合形成的爆炸气体,发生爆炸。

图7

事故四

在加油站加油的时候,如果产生静电,可能造成很严重的后果!一名女子在加油站自助加油时,将油枪插入车辆油箱口后,整理了几下衣服下摆。可当她再次靠近油箱口时,加油枪瞬间喷出大火。

图8

事故五

11月23日,一加气站员工在引导车辆有序排队时,发现一辆白色厢式货车后车厢不断有液体渗漏到地面,并有白色气体从车厢中向四周扩散。发现这一异常后,加气站员工立即通知厢式货车驾驶员,驾驶员在将车窗摇下的一瞬间,车辆瞬间轰燃,火焰顺势向四周扩散,将加气员以及周围车辆瞬间吞噬。

图9

    静电接地的主要作用是使物体上产生的静电能够顺利地泄漏出来,并迅速导入大地。但部分企业往往由于接地的方法不对,会积聚大量静电无法释放,产生静电火花,就形成了可怕点燃源,一旦遇到可燃液体、气体将造成火灾、爆炸事故发生。

防雷接地相关标准

防雷接地

    1、高架罐、地面罐等金属储罐应对角设置两处接地;水套炉、卧式分离器等卧式金属容器应在两侧封头支座底部分别设置一处接地;立式分离器等立式金属容器应在底部支座上对称设置两处接地。

    2、接地引下线的断接卡子宜水平安装,采用两条型号为的M10×30的不锈钢螺栓加防松垫圈连接,搭接长度不小于110mm(2孔Φ11mm均布),连接金属面应除锈,除油污

    3、固定容器、设备、管道的防雷接地装置的刚性导体引下线,宜采用镀锌扁钢制成,扁钢厚度不小于4mm,宽度不小于40mm,地面部分应埋地铺设。当采用镀锌圆钢里,其直径不小于10mm。防静电接地引下线,宜选用厚度不小于4mm,宽度不小于25mm的镀锌扁钢或直径不小于10mm的圆钢制作。引下线应取最短途径,转弯处采取圆弧过渡。

图7

高架罐接地断接卡子

图11

水套炉接地断接卡子

等电位联结

    1、高架罐、地面罐等金属储罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、人孔等金属附件的对接法兰盘,采用截面不小于28.27 mm²(即直径6mm)的铜芯导线跨接。

图3:储罐阻火器的对接法兰盘的跨接;储罐的罐顶金属附件(检尺端口4螺栓连接法兰)应连接等电位跨接线

 2、输油(气)管路中,少于五根螺栓连接的金属法兰盘采用截面不小于6mm²的铜芯导线跨接。

图12

输气管路上四螺栓连接法兰的跨接

3、计量间、输油泵房、井场等场所的配电线路的金属护管,在弯头、过渡等连接处采用截面不小于6 mm²的铜芯导线跨接。

4、配电箱的可开启门上装有按钮、电表或指示灯时,门和框架的接地端子间采用截面不小于4 mm²的铜芯导线跨接,且端部采用接线端子压接

图13

配电箱可开启门用多股软铜导线跨接

图14

配电箱可开启门用裸编织铜线跨接。

5、油罐上的温度、压力、液位等仪表测量装置,宜采用铠装屏蔽电缆或钢管配线,电缆钢铠或配线钢管与罐体应作电气连接。储油罐上的液位、测温仪表的金属壳体等电位连接端子设有良好的跨接接地。

6、与管道连接的泵、过滤器、缓冲器应进行防静电接地。过滤器与机泵的保护接地极进行了良好的防静电跨接接地。(应就近以最短的路径将过滤器产生的电荷导入大地,保障生产安全)

图15

图16

参考标准:

1、GB15599-2009《石油与石油设施雷电安全规范》

2、GB13348-2009《液体石油产品静电安全规程》

3、SY5984-2007《油(气)田容器、管道和装卸设施接地装置安全检查规范》

4、SH3097-2000《石油化工静电接地设计规范》

5、GB50171-2012《电气装置安装工程:盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》

再看看静电(ESD)是什么?

    ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”。ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD。

图17

静电的产生

    静电是一种客观存在的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、电器间感应等。静电的特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。人体自身的动作或与其他物体的接触,分离,摩擦或感应等因素,可以产生几千伏甚至上万伏的静电。

    静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害,常常造成电子电器产品运行不稳定,甚至损坏。

图18

    生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿,屏蔽与接地。人体静电防护系统主要有防静电手腕带、脚腕带、脚跟带、工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成,具有静电泄放,中和与屏蔽等功能。静电防护工作是一项长期的系统工程,任何环节的失误或疏漏,都将导致静电防护工作的失败。

静电的危害

    静电在我们的日常生活中可以说是无处不在,我们的身上和周围就带有很高的静电电压,几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到,人走过化纤的地毯静电大约是35000伏,翻阅塑料说明书大约7000伏,对于一些敏感仪器来讲,这个电压可能会是致命的危害。

    静电学主要研究静电应用技术,如静电除尘、静电复印、静电生物效应等。更主要的是静电防护技术,如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及宇航与军事领域的静电危害,寻求减少静电造成的损失。

    随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题,已经成为一个迫切需要解决的问题。

    一方面,一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化,1967年7月29日,美国Forrestal航空母舰上发生严重事故,一架A4飞机上的导弹突然点火,造成了7200万美元的损失,并造成人员损伤134人,调查结果显示导弹屏蔽接头不合格,静电引起了点火。1969年底,在不到一个月的时间内,荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。

图19

行业的困扰

    ESD(静电放电)对电子产品造成的破坏和损伤有突发性损伤和潜在性损伤两种。所谓突发性损伤,指的是器件被严重损坏,功能丧失。这种损伤通常能够在生产过程中的质量检测中能够发现,因此给工厂带来的主要是返工维修的成本。而潜在性损伤指的是器件部分被损,功能尚未丧失,且在生产过程的检测中不能发现,但在使用当中会使产品变得不稳定,时好时坏,因而对产品质量构成更大的危害。

    这两种损伤中,潜在性失效占据了90%,突发性失效只占10%。也就是说90%的静电损伤是没办法检测到,只有到了用户手里使用时才会发现。手机出现的经常死机、自动关机、话音质量差、杂音大、信号时好时差、按键出错等问题有绝大多数与静电损伤相关。也因为这一点,静电放电被认为是电子产品质量最大的潜在杀手,静电防护也成为电子产品质量控制的一项重要内容。而国内外品牌手机使用时稳定性的差异也基本上反映了他们在静电防护及产品的防静电设计上的差异。

静电防护

    为防止静电积累所引起的人身电击、火灾和爆炸、电子器件失效和损坏,以及对生产的不良影响而采取的防范措施。其防范原则主要是抑制静电的产生,加速静电的泄漏,进行静电中和等。人穿非导电鞋时,由于行走等活动会产生、积蓄电荷,并可达到千伏级的电位。在毛毯上行走、脱衣等所产生最高电位可达2450伏。此时人触及其他物体会产生火花放电并受到电击。人体活动中防静电措施主要有?穿导电性鞋;工作服和内衣裤不使用化纤面料;穿混有导电性纤维或用防静电剂处理的防静电工作服;工作地面作导电化处理等。

图20

    两个不同的物体相互接触时,在其界面上产生电荷移动,正、负电荷相对排列形成双电层。若将物体分离,会在两个物体上各自产生极性不同的等量电荷。

防静电原则

    对产生静电的主要因素(物体的特性、表面状态、带电历史、接触面积和压力、分离速度等)尽量予以排除;使相互接触的物体在带电序列中所处的位置尽量接近;使物体间的接触面积和压力要小,温度要低,接触次数要少,分离速度要小,接触状态不要急剧变化等。粉体、液体、气体在运输过程中由于摩擦会产生静电。因此,要采取限制流速、减少管道的弯曲。增大直径、避免振动等措施。

图21

    静电防护除降低速度、压力、减少摩擦及接触频率,选用适当材料及形状,增大电导率等抑制措施外,还可采取下列措施:①接地。②搭接(或跨接)。③屏蔽。④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率,使静电易于泄漏。⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度,抑制静电的产生。⑥使用静电消除器,进行静电中和。