典型工业防爆场所静电定量检测与危害评价的研究

李新盛(青州市应急救援指挥中心，山东 青州 262500)

0 引言

在进行工业生产的过程中，大多数设备中的操作介质都存在易燃烧、易爆炸特性，同时，可以将其引燃的最小点火量相对较低。生产、制造过程中，如果物料、介质出现跑、漏以及事故发生的情况，会让其中存在的液体蒸汽、纤维等物质与空气共同组成可以燃烧的体系，一旦出现了点火源，便会发生严重爆炸，这对生命安全、经济效益方面造成了严重威胁。较为常见的引燃源主要有：危险高温、静电等，其中产生爆炸事故次数最多的是静电。理量。某点电位的定义内容是：在静电场内将相应单位的正电荷由该点起始，沿着随意路径进行移动的参考点。其中电场里所做的功值，如果参考点的电位取值是零，那便代表两点之间的电压值便是电位数值。在对电压进行测试的过程中，大多数都让大地的电位取值为零，为此，还将其称作为静电电压测试。在静电电位测试中，还涉及了接触、非接触两种。接触式主要使用的场合是导体、人体带电中，但是该过程中带电体每点之间电位值相同。在介质带电的场合中，由于电位等因素的影响，便需要利用非接触式措施。

1 静电的检测技术

1.1 接触式

工业生产活动中，对静电参数进行测量是非常关键的工作，依据该方面的操作能精准了解静电具体情况，帮助技术人员分清生产中物体的静电起电、带静电荷，并对其产生的危险程度进行科学判断。在基本的静电测量参数中，主要涉及了静电的电压、电容、电荷量、电阻、电阻率等。当以上内容中的电荷量是带电物体本质表征中的物理量时，会对物体放电概率、危险程度产生直接影响；静电电压是表征制定的参考点，一般情况下是大地，其与带电表面某点之间的电位差值、大地电位取值都是“0”，那便代表其是带电物体的相应静电位值；静电电容是与起点规律、能量大小、安全电压、事故危险分析等方面有直接联系的关键参数[1]。

在进行电场描述的过程中，电位是较为基础的物接触式测量的关键原理便是：将需要进行测量的物体绝缘电缆线，与静电电压表的测量电极进行了连接。在电压表使用过程中，通常都会使用大地作为相应的参考点，为此，表上读数便是被测量出的电位值。在对电压进行测试的过程中，需要确保仪器的低电压短、机壳要接触良好，并且在要高压位置使用绝缘效果较为优秀的电缆材料之后将其与带电体进行连接。与此同时，仪器在正式使用前，需要先将其进行调零。在日常工作中，经常能够使用到的设备种类有：EST100防爆静电电压测试仪、Q-V系列的静电电压表等。

1.2 非接触式

在使用非接触式的测量办法时，其中原理内容便是：电荷很难在高绝缘的物质中进行移动，促使相应电位在不同位置会产生明显差距。这时在进行测试的过程中，便需要使用静电感应、空气电离的原理，在带电物体的附近使用测试探头，促使二者之间能够产生畸变的电场，以此来测试表面的电位情况。非接触式的仪器能够被分为两种：感应式、电阻分压式。在日常工作中经常使用的感应式仪器主要存在振动电容式、直接放大式。

2 静电检测对象、方法

2.1 检测对象

能够导致工厂内部产生火灾爆炸的原因便是：静电荷的产生；静电在不断积累的过程中，可以对电介质击穿后进行放电；在放电的火花附近存在相应可燃物质；放电火花的能量超过了可燃物质最小燃火点；内部防护措施失去自身的效果等。在对静电检测对象进行挑选的过程中，需要具备相应的参照条件，并依据此来分辨工厂内静电存在的危险因素，选择静电对场所产生影响的因素，再对其开展现场检测工作，断定产生的危险程度。正常情况下，防爆场所中需要进行静电检测的对象是点线面危险源[2]。

通过对三类的静电器电源进行分辨、测量，便能够断定其当前是否成为带电源、带电量，了解其是否会让工业生产出现危险。在面对具备静电荷的危险源时，如果出现了放电的情况，便能够以此将所有的能量释放出来。储存的能量公式为：

式中：W为储存的能量；C为相应的电容；U为静电电压。

静电释放的时间t与低泄漏电阻Re*C相同。如果W超过了相应物质的燃烧爆炸的最小值，ms量级大于t时，便会存在燃烧爆炸的问题隐患。

在面对存在静电荷的非导体危险源时，例如金属材质输油管道，其一旦发生放电，所产生的情况会与带电导体产生差异，其不会一次性将能量全部释放，而是会依次将电能放出，在对其静电隐患进行测量的过程中，便可以根据U的极限来进行分析。同时在对静电危险源进行测试时，其中要包括了人体自身的静电电压、对地电容、电能大小，以此来断定放电的概率。

2.2 检测方式

在进行静电源检测参数的过程中，其中主要涉及了测试静电压、人体静电测量、静电泄漏电流；防静电措施的检测参数包括了静电电阻、人体防静电工作服。最后在操作介质检测参数中，重点关注具备爆炸性质的气体浓度、最小火能。

2.2.1 点危险源

在对静电的危险源进行情况研究时，需要先判断包含的电荷量、静电能力大小等，之后依据相应的储能公式，来开展工作(Q代表静电的电荷量)。在点静电检测过程中，主要存在两种方式：一是对点危险源静电的电压、对地电容进行测量之后，测算出固体设备、部件内部存储的能量；二是使用微电流表，对电位线环的对地泄漏电流值进行测量，之后依据此来计算出静电荷的情况，然后与电容值、电压值进行结合，判断出静电的总能量。

2.2.2 电压电容

2.2.2.1 静电电压

所谓静电电压便是带电物体的表面某点电位，以及指定参考点之间产生的数值差。由于大地的电位经常是“0”，所有带电物体表面的电位，便直接显示出了电压情况。电位、电荷二者之间的物理量是正比关系，其中的高低变化能够显示出相应的带电情况。在使用EST101防爆静电电压表来进行测量工作时，由于其属于非接触式设备，要在该过程中禁止与物体直接连接，而是依据相应的静电感应原理，来间接性测出静电电位情况。静电感应原理主要是指使用探头接近但不接触物体，之后使用二者之间的畸变电场，来完成工作内容。与接触式设备的使用效果进行比较，该结果数值受到输入电容、电阻产生的影响相对较小，但是其中的测试距离、物体形状会干扰到最终结果。在探头、被测物体之间的距离出现差异时，便会让得出的静电数值产生差异，促使最后结果发生失真的情况。为此在进行测量工作时，需要对距离进行细致校准，以此来保障最后得出的数值准确性高。同时，测量得出的数值，仅能够表示探头相对应的局部面积上的平均数值，在面对绝缘体时，不同位置产生的数值会出现明显不同，不能够将得出的数值代表整体电位情况[3]。

2.2.2.2 静电电容

静电的电容是与电压、电能量等物理量相关的参数之一。在对工业装置、设备、工艺、人体进行研究后，来了解相应的电规律，判断能量释放的大小、确定发生源的安全电压值、分析静电火灾事故的原因，还需要对物料、设备、人体等方面进行测量。

在使用测量仪器VC6013数字电容表对其进行测量时，该设备的使用原理，便是电荷分配方式(如图1所示)，其中的K代表开关。一是让开关2断开连接，将开关1合上，这时便可以利用直流、稳压的电源，来给电容进行充电，使其达到U0。二是将开关3连接上，这时便可以将被测量电容中残存的电压释放，之后再将其断开。三是先将开关1打开，让充电的电源脱离之后，再快速合上开关2，这时测量其中的平衡电压，之后依据Cx= (Co+Cb)(Uo−U)/U的公式进行计算。

图1 分压测量方式

在现实测量的过程中，要将其中一个电极位于被测量物体表面、另一个进行接地。在物体存在导电能力时，像是金属材质的油桶、人体，电荷便会通过测量的表笔设备，被分配到物体的上方，因此形成并联的电路，读出物体存在的电容数值；在物体具备绝缘性时，由于其不具备导电的能力，电荷不会进入到测量表笔中，会让测量出的数值为0，但是如果其自身携带相应的静电荷，其具备的感应作用，便会让表笔测量端聚集电荷，促使标准电容表内部的数值降低，但同时也可以根据此来建立并联回路，得到相应的电容值。

3 静电事故危险评价方法

3.1 选择依据

化工企业的静电危险因素产生爆炸危险时，不仅要考虑到内部存在的相应起电源、放电形式、爆炸混合物，还要了解内部人员、机械设备、环境等方面，综合采取预防措施，以及明确其在事故发生中的效果。之后多角度考量现有的二维评价方式，主要涉及了静电事故发生概率、严重程度，以此来表征静电事故的危险程度，其中主要包含了有风险矩阵、LEC、MES、MLS等方式。当前使用相对较为广泛的方法是MLS，其中不仅考虑到了相应因素自身存在的危险程度，还综合考量了现场检测、控制方法。

通过将MLS评价方法作为基础，来对工厂内部危险事故可能发生的位置进行优化，之后采用定量的安全检查表，来分辨其中的静电安全隐患因素，建设出完善后的MLS静电火灾、爆炸评价模型，并让其在工厂内进行实际使用认证。依据对工业中存在的静电安全隐患危险程度进行评价，来帮助其发现其中隐藏的问题，强化对该方面的管理力度，甚至还可以为电气防爆检测部门工作的开展提供参考依据。

3.2 方法改进

想要对相应的评价方式进行改善，便需要与企业内部的静电隐患进行特点结合。在对工业静电火灾爆炸事故发生的可能性进行计算时，还需要在该过程中同时考虑混合物环境的形成、有效放电产生引燃的可能性。爆炸性混合物环境形成主要是指相应物质与空气产生融合，以及相应环境处于爆炸极限的可能性，其中有效放电引燃产生的概率，主要是指工厂内部因静电放电而导致混合物爆炸的概率。在对两种可能性进行计算时，需要合理分析能够产生影响的控制、监督措施。对相应的控制措施体系进行构建、细致划分，并对其逐一打分，例如：接地、跨接人体静电防护对等方面的措施情况等。对工业厂房内部可以控制、可监控的状态进行判断时，可利用SQSC来对其进行评判打分，其中具备的标准需要根据MLS评价方式中的“控制与可检测状态M”来进行取值。一级表示相应企业已经使用了有效的放燃烧措施、防爆性混合物的预防措施；三级代表其使用的措施中存在一定缺陷，灵敏程度低；五级则代表不存在相应的检测、控制措施。改进过程中使用的公式为：

式中：R为危险评估结果；n为危险体数量；Lai为第i各位纤体环境形成的概率；Mai为第i个控制危险体爆炸的措施；Lbi为第i个有效放电引燃的概率；Mbi为第i个控制放电引燃的措施；Si1、Si3分别为在事故中人员、财产方面的损伤[4]。

4 结语

综上所述，在工业领域不断发展的过程中，为良好避免因静电导致危险物品燃烧爆炸的问题，便要对危险程度进行细致分析，从而制定出适宜的解决措施。通过对静电的检测技术、静电检测对象与方法、静电事故危险评价方法进行细致分析，可以让相应危险事情的发生概率大幅降低，从而保障自身的稳定、安全发展，促进工业的长久持续发展。