轮机工程技术毕业论文船舶静电成因及防范对策的研究.doc

福建船政交通职业学院毕 业 论 文题 目： 船舶静电成因及防范对策的研究 系 部： 专 业： 轮机工程技术 班 级： 姓 名： 廖* 学 号： 100453432 指导教师（职称）： 起止时间： 2013年 1 月 *日至2013年 6月 * 日 船政学院轮机工程技术专业目 录摘 要1关键词1引言11 舶静电的危害特点11.1 静电的危害11.2 静电对产品的危害22 静电产生的机理32.1 微观原因32.2 宏观原因32.3 生活中的静电33 世界上的船舶静电事故44 可能产生静电的操作54.1 粉体气流输送的静电带点54.2 油液在管道中流动带静电54.3 原油油舱洗舱的静电55 船舶实际可采取的防静电措施55.1 静电基本防护措施65.2 液体物料静电防护措施65.3 静电预防的基本要求76 总结7参考文献7船舶静电成因及防范对策的研究10轮机*班 * 廖*摘 要:船舶静电安全问题一直以来都受到世界航运界的高度关注，相关适用于油轮的静电安全规定相继出台。本文结合船舶静电事故案例来对船舶静电产生的机理以及船舶实际操作中可能产生静电的操作进行详细的分析，论述静电的危害，提出船舶静电事故的预防措施，减少船舶静电事故的发生。关键词：船舶静电 事故 防护 引言两种物质互相摩擦就会产生静电，而且接触的压力愈大，分离的速度愈快， 静电的数值也就愈大。因此，在船舶运输过程中，原材料的输送、搅拌、挤压、剥离和喷涂等工艺过程，都会产生静电。它有时对生产和安全带来较大的影响，如使纺织品缠结并吸附尘土，妨碍物料的输送和过滤，使电气元件发生误动作，电击人体并可能引起意外伤害，在易燃易爆场所，静电火花可能引起火灾和爆炸，将会造成船舶事故。对此，我们应当予以足够的重视,并采取相应的防护措施。1船舶静电的危害特点1.1 静电的危害 (1)环境安全。(2)危险场合的爆炸起火。(3)对精密设备的工作要求。(4)产品性能及可靠性。(5)抗干扰能力，影响产品销售。(6)产品的潜在损伤。随着高科技的发展，静电所造成的后果已突破了安全问题的界限。静电放电造成的危害是在电子、通信、航空以及一切应用现代电子设备、仪器的场合下导致设备运转故障、信号丢失、误码的直接原因之一。静电放电电流有可能被直接耦合到电子设备的数据线，信号线，控制线等的总线上。在这种情况下，集成电路和特殊用途的集成电路就受到静电放电的影响。在1970年以前，很多静电问题都是由于人们没有静电意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑静电会对电子产品造成破坏。这是因为大多数静电损害发生在人的感觉以下，因为人体对静电放电的感知电压为3KV，而很多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被静电损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在的损坏，即使使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很多电子工程师和设计人员都怀疑静电，但近年试验证明，这种潜在损坏在一定时限以后，电子产品的可靠性明显下降。静电对产品的危害 (1)静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。(2)静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。(3)静电放电破坏，使元件受损不能工作（完全破坏）。(4)静电放电电场或电流产生热，使元件受伤（潜在损伤）。(5)静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）静电引起的器件击穿，是电子工业最普遍，最严重的静电危害。静电对电子产品损害的特点隐蔽性：人体不能直接感知静电，除非发生静电放电。人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为23KV，所以静电具有隐蔽性。有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次积累放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。电子元件什么情况下会遭受静电破坏呢？可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性，其损坏也具有随机性。静电放电损伤的实效分析工作，因电子产品的精，细，微小的结构特点而费时，费事，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。因此静电对器件的损伤具有复杂性。舶静电可发生于管道输送、货仓注油、运输过程、洗舱、常规工作等各个环节。静电危害所涉及的范围广、危险大，在油品等静电危险物资的储运过程中，假如构成静电危害的条件形成，从而发生燃烧爆炸事故，则会对大范围区域造成严重损失；静电的产生与积聚没有明显的指证，很容易被忽视；货油舱内可能经常留有或引入外部导体，如取样器、检尺等,从而增加导体间静电放电的危险性静电场分布的复杂性;由于在海上无法及时获得外界的帮助,一旦发生火灾和爆炸事故若处置不当,极容易造成船毁人亡的严重后果,同时还会造成严重的海上污染事故。通常引起油船火灾爆炸事故的明火电气火花撞击火花是很容易察觉的，而静电放电引起的火灾则常常不易察觉，具有更大的危险性。静电的危害瞬间发生，无法阻止，只能靠积极采取预防措施防患于未然。2静电产生的机理2.1 微观原因根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平衡，产生静电现象。物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但质子是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子核而侵入其他的原子，原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。2.2 宏观原因(1)物体间摩擦生热，激发电子转移。(2)物体间的接触和分离产生电子转移。(3)电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布。(4)摩擦和电磁感应的综合效应。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体由于失去一些电子带上正电，而另一个物体由于得到一些剩余电子而带上负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。12.3 生活中的静电(1)人体的活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。人体静电是导致器件产生硬(软)击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压约052KV。另外空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升1个数量级。如，化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时，可在服装表面产生6000V以上的静电电压，并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易损坏器件。(2)树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时，器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压，对敏感器件放电。如，用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚内乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因摩擦、冲击产生13.5KV静电电压，对敏感器件放电。 (3)空气流动，空气和其他物体的摩擦都会产生静电。任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。在日常生活中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。有些情况下不摩擦也能产生静电，如感应静电起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能产生静电。为什么流动空气会产生静电呢？因为空气也是由原子组合而成，所以可以这么说，在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。另外在电子生产设备和工具方面：例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、电路都会在设备上感应出静电。如果设备静电泄放措施不好，都会引起敏感器件在制造过程中失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷。3世界上的船舶静电事故“kinghackon”号挪威油船，左右两弦油舱冲洗完毕，注入压载海水，冲洗第五号和第四号中央油舱时于22时50分发生爆炸火灾，船舱损坏严重，大部分船员离船。据19671975年1月的统计，世界上营运的石油、矿石货巨型混装船共300艘，其中18艘爆炸事故经国际海事组织调查，认为静电引爆的可能性最大。据有关资料报道，美国19601973年曾发生静电引起装油火灾事故116起，70年代后期又发生22起；日本从1961年1973年，每年约发生静电火灾100多起，其中易燃液体占70%以上，在我国仅石油化系统因静电造成的火灾事故也在100起以上。4 可能产生静电的操作4.1 粉体气流输送的静电带点这种情况多半产生于散装粉体船舶。如装卸塑料粒子、饲料、矿石、等，管道喷出口会发生静电放电，船舱内粉粒和尘云雾都带电。明工塑料厂以气流输送塑料粒子，注入直径5m、高30m储筒舱，曾多次发生爆炸火灾，测得静电电压有11KV90KV，电场强度达到300KVm400KVm，非常严重，空间随时会发生静电火花。4.2 油液在管道中流动带静电 原油含水率8%以上，静电小，而汽油、苯轻质油品在管道中流动的静电是不可忽视的。一般摩擦带电流动电流、荷是与管径成正比的，与流速的平方成正比。北方两个炼油厂，在80年代初，为加快槽车装油速度，将6寸管径皮龙改为8寸管径皮龙，装有没有几分钟发生静电发电爆炸火灾，不得不改为6寸管径皮龙。某化工厂管道被塑料物堵塞，工人用汽油顶，随着塑料物顶出，汽油喷出并带出一把火。1983年4000吨级的日本油轮在某炼油厂码头装甲苯，由于皮龙管坏了，使用日本船上的4英寸塑料管，装完油后，塑料管放在甲板上，待盖上舱盖，用自来水冲洗甲板时，由于塑料管对甲板的水发生静电而起火（油管中有剩油），事后模拟装油测试，舱内油面静电电位有3000多伏，如果皮龙是塑料管，其表面静电位将高的多。4.3 原油油舱洗舱的静电 原油船卸完原油后，为提高营运效率，确保航运安全，均需经行油舱清洗。国内未设IGS保护，油轮一般有两种清洗方法，一种是热水清洗，另一种是先蒸汽蒸舱后温水冲洗（20000t油船），不管是哪种冲洗方法，均符合国际航运协会的推荐的油舱清洗规则，其重要原因是洗舱中产生静电问题。 有时装几种轻质油品需要调和搅拌，这过程中也会产生静电，静电的大小取决于搅拌的速度，油舱中油品的多少，一般满舱油搅混产生油面的静电小，办舱油或更小些，搅拌的油面静电位更高。明镜化工厂一个5000立方米油罐经行调和搅拌，只听到罐内“沙沙”的声音，随后便爆炸。油船油舱，在气体搅拌时，要特别注意不能把舱底的残水搅起来，这样油面静电更严重。 原油船卸完油返航都要注压载水，这压载水舱或专用的污水油舱在海上风浪大时航行，船摇晃的厉害，引起舱内污油水摇晃，冲击油壁，形成带电油水雾、电油水雾团、电油水块，后二者在舱内空间落下就有可能与船舶构建发生放电，引起灾害。5 船舶实际可采取的防静电措施当物料在管道中流动时，摩擦的机械能转化为静电能，物料与管道摩擦界面会形成电偶电层。随着液体的流动，会使液体成为带电液流。若物料的导电率小，绝缘性能好，则能良好地保持电能，静电在短时间内不能消除。如果管道足够长，则液流电流将趋近于一个稳定值，从防止物料静电的观点出发，流动所产生的静电量，往往大于最大电流量。5.1 静电基本防护措施（1）减少静电核产生：对接触起电的有关物料，应尽量选用在带电序列中位置较临近的，或对产生正负电荷的物料加以适当组合，使最终达到起电最小。在生产工艺设计上，对有关物料应尽量做到接触面积、压力较小，接触次数较少，运动和分离速度较慢。（2）使静电荷尽快对地泄漏：在存在静电引爆危险的场所，所有静电导体必须接地，金属体应与大地作通导性连接，金属以外的静电导体及亚导体则应作间接。静电导体与大地的总泄漏电阻值在通常情况下均不应大于106，每组专设的静电接地体的接地电阻值一般不应大于100。局部环境的相对湿度宜增加至50%以上。生产工艺设备应采用静电导体或静电亚导体，避免采用静电非导体。对于带高电位的物料，宜在接近排放口前的适当位置装设静电缓和器。（3）为消除静电非导体的静电，易采用高压电源式、感应式或放射源式等不同类型的静电消除器。（4）将带电体进行局部或全部静电屏蔽，同时屏蔽应可接地。（5）在设计和制作工艺装置或设备时，应尽量避免存在静电放电的条件，如在容器内避免出现细长的导电性突出物和避免物料高速剥离等。（6）控制气体中可燃物的浓度，保持在爆炸下限以下。5.2 液体物料静电防护措施（1）控制烃类液体灌装时的流速：灌装铁路罐车时，液体在鹤管内的允许流速VD0.8；灌装汽车罐车时，液体在鹤管内的允许流速VD0.5。（2）在输送和罐装过程中，应防止液体的飞散喷溅，从底部或上部入灌的注油管末端应设计成不易使液体飞散的倒T形等形状或另加导流板；或在上部灌装时，使液体沿侧壁缓慢下流。（3）烃类液体中应避免混入其他不相溶的第二项杂质如水等。并应尽量减少和排除槽底与管道中的积水。当管道内明显存在第二物项时，其流速应限制在1m/s内。（4）在贮存罐、罐车等大型容器内，可燃性液体的表面，不允许存在不接地的导电性漂浮物。 （5）当液体带电很高时，例如在精细过滤器的出口，可先通过缓和器后再输出进行灌装。带电液体在缓和器内停留的时间，一般可按缓和时间3倍来计算。 （6）当设备在灌装、循环或搅拌等工作过程中，禁止进行取样、检尺或测温等现场操作。在设备停止工作后，需静置一段时间才允许进行操作。5.3 静电预防的基本要求（1）抑制静电荷的积聚。（2）迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。（3）防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源（如下表）。油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯及树脂表面地板塑料及普通地板革，抛光打蜡木地板。普通乙烯树脂工作服，帽，鞋普通涤纶，合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋操作工具及设备普通塑料盒，架，瓶，盘用品及纸制品，普通泡沫及一般移动工具，压缩机，喷射设备，蒸发设备等。6 总结船舶静电可能会造成船舶发生事故，所以在船舶上的工作人员应树立安全观念。掌握船舶静电产生的原因，影响因素，积极采取措施，控制其产生的条件，杜绝其影响因素，切实做好油料运输过程中静电事故的预防工作，同时在船船员一定要特别重视这个问题，平时在船上应多学习有关船舶静电的相关知识，在实际工作中，将学习的防静电知识切实的落实到船舶工作中。在工作中认真仔细，严格的按照船舶的安全操作规程来，这样才能完全避免船舶静电造成事故。参考文献1许明华.船舶电气M.北京：人民交通出版社，20092孙可平.船舶静电安全技术M.北京：人民交通出版社，2001