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1.前言
化工生產(chǎn)過程中不免有很多危險(xiǎn)的因素，這當(dāng)中，靜電對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝產(chǎn)生很多的為患。接下來我們重點(diǎn)討論靜電起電的原來、靜電的危害性和化工設(shè)備防范靜電的技術(shù)措施，以保護(hù)設(shè)備、人員和財(cái)產(chǎn)的安全以及保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
2.靜電起電方式
2.1 固體起電
（1）接觸起電。兩種不同固體之間的接觸可以是兩種不同金屬、兩種不同絕緣體或者兩種不同半導(dǎo)體之間的接觸，也可能是金屬與絕緣體之間、金屬與半導(dǎo)體之間或半導(dǎo)體與絕緣體之間的接觸。固體間發(fā)生接觸- 分離過程時(shí)會(huì)發(fā)生靜電起電現(xiàn)象。
（2）剝離起電?；ハ嗝芮薪Y(jié)合的物體剝離時(shí)引起電荷分離而產(chǎn)生靜電的現(xiàn)象。
（3）破裂起電。當(dāng)物體遭到破壞而破裂時(shí)，破裂后的物體會(huì)出現(xiàn)正、負(fù)電荷分布不均勻現(xiàn)象，由此而產(chǎn)生靜電。
（4）電解起電。當(dāng)固體接觸液體時(shí)，固體的離子會(huì)向液體中移動(dòng)，這使得固、液分界面上出現(xiàn)電流，進(jìn)而在固、液界面上形成一個(gè)穩(wěn)定的偶電層。若在一定條件下，將與固體相接觸的液體移走，固體就留下一定量的某種電荷，即固、液接觸情況下的電解起電。
（5）壓電起電。在給石英等離子型晶體加壓時(shí)，會(huì)在它們表面上產(chǎn)生極化電荷，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
（6）熱電起電。若對(duì)顯示壓電效應(yīng)的某些晶體加熱，則其一端帶正電，另一端帶負(fù)電。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。
（7）感應(yīng)起電。感應(yīng)起電通常是對(duì)導(dǎo)體來說的。處于靜電場(chǎng)中的物體，由于靜電感應(yīng)，使得導(dǎo)體上的電荷重新分布，從而使物體上的電位發(fā)生變化。
（8）吸附起電。多數(shù)物質(zhì)的分子是極性分子，即具有偶極子，偶極子在界面上是定向排列的。另一方面，空氣中由于空間電場(chǎng)、各種放電現(xiàn)象、宇宙射線等因素的作用，總會(huì)漂浮著一些帶正電荷或負(fù)電荷的粒子。有這些浮游的帶電粒子被物體表面的偶極子吸引且附著在物體上時(shí)，整個(gè)物體就會(huì)有某種符號(hào)的過剩電荷而帶電。
2.2 液體起電
（1）液體介質(zhì)的流動(dòng)起電。固體與液體接觸時(shí)，介質(zhì)界面處產(chǎn)生偶電層，位于液體側(cè)的擴(kuò)散層，是帶電的可動(dòng)層。當(dāng)液體在介質(zhì)管道中因壓力差的作用而流動(dòng)時(shí)，擴(kuò)散層上的電荷由于流動(dòng)摩擦作用被沖刷下來而隨液體定向運(yùn)動(dòng)，這就是液體流動(dòng)起電機(jī)理。
（2）沉降起電。當(dāng)懸浮在液體中的微粒沉降時(shí)，會(huì)使微粒和液體分別帶上不同性質(zhì)的電荷，在容器上下部產(chǎn)生電位差，這就是沉降起電。
（3）噴射起電。當(dāng)固態(tài)和液態(tài)微粒從噴嘴中高速噴出時(shí)，會(huì)使噴嘴和微粒分別帶上符號(hào)不同的電荷，這種現(xiàn)象稱為噴射起電。
（4）沖擊起電。液體從管道口噴出后遇到壁或板，使液體向上飛濺形成許多微小的液滴，這些液滴在破裂時(shí)會(huì)帶有電荷，并在其間形成電荷云。
（5）濺潑起電。當(dāng)液體濺潑在它的非浸潤(rùn)固體上時(shí)，液滴開始滾動(dòng)，使固體帶上一種符號(hào)的電荷，液體帶上另一種符號(hào)的電荷。這種現(xiàn)象稱為濺潑起電。
（6）氣體- 液體起電。氣體- 液體靜電起電主要是伴隨著液滴的生成而發(fā)生的靜電起電現(xiàn)象。
2.3 氣體起電
氣體的靜電起電，通常是指高壓氣體的噴出帶電。高壓氣體噴出時(shí)之所以帶靜電，是因?yàn)樵谶@些氣體中懸浮著固體或液體微粒。
2.4 粉塵起電
粉體帶電的主要機(jī)理是快速流動(dòng)或抖動(dòng)、振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下粉體與管路、器壁、傳送帶之間的摩擦、分離以及粉體自身顆粒的相互摩擦、碰撞、分離，固體顆粒斷裂、破碎等過程產(chǎn)生的接觸- 分離帶電。粉塵帶電的靜電壓高達(dá)幾千，甚至幾萬伏。
2.5 人體起電
人體由于行走、操作或與其他物體接觸、分離或因靜電感應(yīng)、空間電荷吸附等原因使人體正負(fù)極性電荷失去平衡，而在宏觀上呈現(xiàn)出某種極性的電荷積聚，從而人體對(duì)地電位不為零，對(duì)地具有靜電能量，這種相對(duì)靜止的，積聚在人體上的電荷稱為人體靜電。3.靜電引起的故障和災(zāi)害
3.1 靜電效應(yīng)
（1）靜電力學(xué)效應(yīng)。靜電帶電體周圍存在著靜電場(chǎng)，由于在通常條件下，靜電場(chǎng)是非均勻的，在靜電場(chǎng)被極化的介質(zhì)微粒會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，受力的方向指向帶電體，即無論帶電體帶有何種極性的電荷，帶電體對(duì)于原來不帶電的塵埃顆粒都具有吸引力的作用。
（2）靜電放電的熱效應(yīng)。靜電火花放電或刷形放電一般都是在納秒或微秒量級(jí)完成的。因此，通?？梢詫㈧o電放電過程看作是一種絕熱過程。空氣中發(fā)生的靜電放電，可以在瞬間使空氣電離、擊穿、通過數(shù)安培的大電流，并伴隨著發(fā)光、發(fā)熱過程，形成局部的高溫?zé)嵩础? 
（3）靜電的強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)。靜電荷在物體上的積累往往使物體對(duì)地具有高電壓，在附近形成強(qiáng)電場(chǎng)。
（4）靜電放電的電磁脈沖效應(yīng)。靜電放電過程是電位、電流隨機(jī)瞬時(shí)變化的電磁輻射過程。無論是放電能量較小的電暈放電，還是放電能量比較大的火花式放電，都可以產(chǎn)生電磁輻射。
（5）靜電放電對(duì)人體的電擊效應(yīng)。當(dāng)人體接近帶有靜電的絕緣導(dǎo)體時(shí)或者帶有靜電的人體接近接地導(dǎo)體或機(jī)器設(shè)備等較大金屬物體時(shí)，只要人體和其他導(dǎo)體間的靜電場(chǎng)超過空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，都會(huì)形成靜電火花放電，有瞬時(shí)大電流通過人體或人體的某一部分，使人體受到靜電電擊。
3.2 靜電對(duì)化工設(shè)備的危害形式
（1）靜電放電引起的生產(chǎn)設(shè)備故障。靜電放電引起的生產(chǎn)設(shè)備故障是由于靜電產(chǎn)生的聲光等物理現(xiàn)象和電磁波的電氣現(xiàn)象所造成的。由于現(xiàn)代化工生產(chǎn)中大量應(yīng)用自動(dòng)化控制設(shè)備和分析實(shí)驗(yàn)儀器儀表，這些設(shè)備中又大量使用各種電子元器件，尤其是對(duì)于靜電放電特別敏感的MOS 型集成電路和場(chǎng)效應(yīng)晶體管等，當(dāng)帶電體發(fā)生間歇性放電，能使上述半導(dǎo)體器件損壞。而當(dāng)帶電體表面電荷密度為10- 5～10- 4Cm2時(shí)，將發(fā)生火花放電或表面放電，在帶電體和接地體之間有離子電流流動(dòng)并輻射電磁波，會(huì)引起計(jì)算機(jī)、電子儀表和繼電器、開關(guān)等設(shè)備中的電子元器件的誤動(dòng)作。
（2）靜電放電引起火災(zāi)爆炸事故。靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電，產(chǎn)生靜電火花。在具有可燃液體的作業(yè)場(chǎng)所，可能由靜電火花引起火災(zāi)；在具有爆炸性粉塵或爆炸性氣體、蒸汽的場(chǎng)所（如煤粉、面粉、鋁粉、氫氣），可能由靜電火花引起爆炸，進(jìn)而損毀設(shè)備和其他財(cái)產(chǎn)。
（3）靜電放電引起的人體電擊。無論是帶電體向人體放電，還是人體帶電向接地導(dǎo)體放電，由于靜電引起的電擊電流不是持續(xù)通過人體的，而是由靜電放電造成的瞬間沖擊性的電擊，所以對(duì)人體造成的傷害較弱，一般不會(huì)致死，對(duì)人體的影響通常是痛感和震顫，但有時(shí)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)往往會(huì)產(chǎn)生指尖負(fù)傷或手指麻木等機(jī)能損傷。靜電電擊還會(huì)引起工作人員精神緊張使工作效率降低，可能因電擊時(shí)的驚慌失措而發(fā)生錯(cuò)誤的操作而損壞設(shè)備或產(chǎn)生墜落、摔倒等二次事故，其產(chǎn)生的連帶后果不可預(yù)知。
4.化工生產(chǎn)設(shè)備防靜電措施
4.1 靜電接地
（1）接地對(duì)象。在儀表控制室、儀表操作間、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的儀表安裝地點(diǎn)和分析實(shí)驗(yàn)室的所有儀器儀表、電子計(jì)算機(jī)的金屬外殼及金屬臺(tái)架；在易燃易爆場(chǎng)所，凡能產(chǎn)生靜電的所有金屬容器、輸送機(jī)械、管道、工藝設(shè)備等；加工、輸送、儲(chǔ)存、使用油類等易燃物體的管道、儲(chǔ)罐、漏斗、過濾器、干燥器、升華器、吸附器、反應(yīng)器、混合器、粉碎機(jī)械以及其他有關(guān)的金屬物體、設(shè)備和用具等；處理可燃?xì)怏w或物質(zhì)的機(jī)械機(jī)殼，轉(zhuǎn)動(dòng)輥筒及一些金屬設(shè)備；加油站臺(tái)、油品車輛、船體、鐵路軌道、浮頂油罐及其金屬浮頂；采用絕緣管道輸送物料能產(chǎn)生靜電的管道外金屬屏蔽層應(yīng)接地，最好采用內(nèi)襯有銅絲網(wǎng)的軟管并將銅絲網(wǎng)接地；可能產(chǎn)生和積聚靜電的固體和粉體作業(yè)中的壓延機(jī)、上光機(jī)、各種輥軸、磨、篩、混合器等工藝設(shè)備；在易燃液體注入容器（包括包裝袋）時(shí)，注入口（如漏斗、噴嘴）和衡器（包括稱量臺(tái)面和稱重儀表）應(yīng)接地。
（2）接地方式與要求。對(duì)于固定式安裝的儀器儀表等電子設(shè)備，其接地線應(yīng)采用2.5mm2 截面的銅芯電線，接地線應(yīng)通過壓緊端子等連接頭用螺母緊固到設(shè)備的接地端子或用螺釘緊固到設(shè)備的金屬殼、架上；形成固化的砂型實(shí)體，如：鑄造澆鑄用的鑄型和零件的砂型實(shí)體。
在鑄型中鑄造澆鑄，即能快速、柔性、準(zhǔn)確地生產(chǎn)制造出內(nèi)腔、表面復(fù)雜的金屬鑄件。這種工藝適合單件、小批量、形狀復(fù)雜的大中型鑄件的新產(chǎn)品試制，特別適合于新設(shè)計(jì)的機(jī)械裝備零件的試制。減少了新零件的鑄型模具的制造環(huán)節(jié)，大大縮短了機(jī)械產(chǎn)品的新產(chǎn)品試制周期，提高了效率。
4.4 試制結(jié)果
試制如期進(jìn)行，2008 年6 月22 日，在正葉326mm 直徑下試驗(yàn)，KPS45- 200P 的最高效率達(dá)到86%，2008 年6 月26 日在車葉至295mm葉徑下試驗(yàn)，其最高效率為85.5%，在車葉的情況下,效率下降并不多，其它的性能參數(shù)也都很理想。按GBT13007- 1991《離心泵效率》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)448m3h 流量的單級(jí)清水泵，其A 線的效率為77.8%，B 線的效率為69.7%。即69.7%以上為泵的及格效率，而77.8%為泵達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)的效率。KPS45- 200 的效率為84%，KPS45- 200P 的效率不僅高于標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)也高于基型泵，其性能是非常理想的，設(shè)計(jì)是成功的。
5、結(jié)論
在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，我們一直存在一種誤區(qū)，喜歡片面地追求最高效率，每臺(tái)泵最高效率只有一個(gè)點(diǎn)，事實(shí)上，一臺(tái)泵的性能范圍是包括一個(gè)區(qū)域的，絕大多數(shù)不是在最高效率點(diǎn)工作。按本設(shè)計(jì)案例可以說明，盡管葉輪與泵殼之間的比轉(zhuǎn)數(shù)有一定的差異，通過小的變化，仍可以獲得一個(gè)性能不錯(cuò)的新泵型。這樣我們?cè)谌缦碌囊恍﹫?chǎng)合就有實(shí)用價(jià)值：
（1）在需要調(diào)整揚(yáng)程的場(chǎng)合：對(duì)于基型泵來說，通過調(diào)整葉輪直徑也是可以改變揚(yáng)程的，但相對(duì)來說，割葉對(duì)效率的影響要更大一些，而且割葉也是有一定范圍的。而重新設(shè)計(jì)一個(gè)葉輪，在設(shè)計(jì)時(shí)通過包角、出口安放角、葉輪扭曲形狀的改變，在效率保持較高水平的基礎(chǔ)上，可以有更大范圍的揚(yáng)程變化。
（2）獲取不同的流量：通過葉輪出口寬度大小的調(diào)整，可改變水泵的設(shè)計(jì)流量。也許基型泵的性能范圍可以覆蓋到我們需要的工況點(diǎn)，但不在最佳工況點(diǎn)，其效率并不高，而通過新葉輪的設(shè)計(jì)，將最佳工況調(diào)整至我們需要的工況點(diǎn)，達(dá)到量身定做的目的。在一些節(jié)能改造的項(xiàng)目中，經(jīng)常需要對(duì)運(yùn)行效率偏低或工況點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)較多的泵做改造，通常只改造葉輪就可以有效地達(dá)到改造目的。根據(jù)對(duì)實(shí)際工況的檢測(cè)，準(zhǔn)確計(jì)算出需要的參數(shù)。在原有泵基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)一個(gè)與泵殼安裝尺寸相配，同時(shí)性能符合調(diào)整后性能參數(shù)的葉輪，以較小的改造成本，達(dá)到較大的節(jié)能效益。在設(shè)計(jì)案例時(shí)，我們有如下的一些結(jié)論：
（1）在水泵產(chǎn)品中，葉輪對(duì)性能影響的敏感性要強(qiáng)于泵殼。
（2）無模造型技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的改造中，提高了產(chǎn)品的研發(fā)速度，降低了開發(fā)成本。

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