輪機(jī)工程技術(shù)畢業(yè)論文

1、福建船政交通職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題 目： 船舶靜電成因及防范對策的研究 系 部： 專 業(yè)： 輪機(jī)工程技術(shù) 班 級： 姓 名： 廖* 學(xué) 號： 100453432 指導(dǎo)教師（職稱）： 起止時(shí)間： 2013年 1 月 *日至2013年 6月 * 日 船政學(xué)院輪機(jī)工程技術(shù)專業(yè)目 錄摘 要1關(guān)鍵詞1引言11 舶靜電的危害特點(diǎn)11.1 靜電的危害11.2 靜電對產(chǎn)品的危害22 靜電產(chǎn)生的機(jī)理32.1 微觀原因32.2 宏觀原因32.3 生活中的靜電33 世界上的船舶靜電事故44 可能產(chǎn)生靜電的操作54.1 粉體氣流輸送的靜電帶點(diǎn)54.2 油液在管道中流動帶靜電54.3 原油油艙洗艙的靜電55 船舶實(shí)際

2、可采取的防靜電措施55.1 靜電基本防護(hù)措施65.2 液體物料靜電防護(hù)措施65.3 靜電預(yù)防的基本要求76 總結(jié)7參考文獻(xiàn)7船舶靜電成因及防范對策的研究10輪機(jī)*班 * 廖*摘 要:船舶靜電安全問題一直以來都受到世界航運(yùn)界的高度關(guān)注，相關(guān)適用于油輪的靜電安全規(guī)定相繼出臺。本文結(jié)合船舶靜電事故案例來對船舶靜電產(chǎn)生的機(jī)理以及船舶實(shí)際操作中可能產(chǎn)生靜電的操作進(jìn)行詳細(xì)的分析，論述靜電的危害，提出船舶靜電事故的預(yù)防措施，減少船舶靜電事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：船舶靜電 事故 防護(hù) 引言兩種物質(zhì)互相摩擦就會產(chǎn)生靜電，而且接觸的壓力愈大，分離的速度愈快， 靜電的數(shù)值也就愈大。因此，在船舶運(yùn)輸過程中，原材料的輸送、攪

3、拌、擠壓、剝離和噴涂等工藝過程，都會產(chǎn)生靜電。它有時(shí)對生產(chǎn)和安全帶來較大的影響，如使紡織品纏結(jié)并吸附塵土，妨礙物料的輸送和過濾，使電氣元件發(fā)生誤動作，電擊人體并可能引起意外傷害，在易燃易爆場所，靜電火花可能引起火災(zāi)和爆炸，將會造成船舶事故。對此，我們應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視,并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。1船舶靜電的危害特點(diǎn)1.1 靜電的危害 (1)環(huán)境安全。(2)危險(xiǎn)場合的爆炸起火。(3)對精密設(shè)備的工作要求。(4)產(chǎn)品性能及可靠性。(5)抗干擾能力，影響產(chǎn)品銷售。(6)產(chǎn)品的潛在損傷。隨著高科技的發(fā)展，靜電所造成的后果已突破了安全問題的界限。靜電放電造成的危害是在電子、通信、航空以及一切應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備

4、、儀器的場合下導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障、信號丟失、誤碼的直接原因之一。靜電放電電流有可能被直接耦合到電子設(shè)備的數(shù)據(jù)線，信號線，控制線等的總線上。在這種情況下，集成電路和特殊用途的集成電路就受到靜電放電的影響。在1970年以前，很多靜電問題都是由于人們沒有靜電意識而造成的，即使現(xiàn)在也有很多人懷疑靜電會對電子產(chǎn)品造成破壞。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)靜電損害發(fā)生在人的感覺以下，因?yàn)槿梭w對靜電放電的感知電壓為3kv，而很多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會損壞，通常電子器件被靜電損壞后沒有明顯的界限，把元件安裝在pcb上以后再檢測，結(jié)果出現(xiàn)很多問題，分析也相當(dāng)困難。特別是潛在的損壞，即使使用精密儀器也很難測量出其性能有明顯

5、的變化，所以很多電子工程師和設(shè)計(jì)人員都懷疑靜電，但近年試驗(yàn)證明，這種潛在損壞在一定時(shí)限以后，電子產(chǎn)品的可靠性明顯下降。1.2靜電對產(chǎn)品的危害 (1)靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產(chǎn)生放電電流。(2)靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。(3)靜電放電破壞，使元件受損不能工作（完全破壞）。(4)靜電放電電場或電流產(chǎn)生熱，使元件受傷（潛在損傷）。(5)靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達(dá)幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）靜電引起的器件擊穿，是電子工業(yè)最普遍，最嚴(yán)重的靜電危害。靜電對電子產(chǎn)品損害的特點(diǎn)隱蔽性：人體不能直接感知靜電，

6、除非發(fā)生靜電放電。人體也不一定能有電擊的感覺，這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為23kv，所以靜電具有隱蔽性。有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但多次積累放電會給器件造成內(nèi)傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。電子元件什么情況下會遭受靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性，其損壞也具有隨機(jī)性。靜電放電損傷的實(shí)效分析工作，因電子產(chǎn)品的精，細(xì)，微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)，費(fèi)事，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。因此靜電對器件的損傷具有復(fù)雜性。舶靜電可發(fā)生于管道輸送、貨倉注油、運(yùn)輸過程、洗

7、艙、常規(guī)工作等各個環(huán)節(jié)。靜電危害所涉及的范圍廣、危險(xiǎn)大，在油品等靜電危險(xiǎn)物資的儲運(yùn)過程中，假如構(gòu)成靜電危害的條件形成，從而發(fā)生燃燒爆炸事故，則會對大范圍區(qū)域造成嚴(yán)重?fù)p失；靜電的產(chǎn)生與積聚沒有明顯的指證，很容易被忽視；貨油艙內(nèi)可能經(jīng)常留有或引入外部導(dǎo)體，如取樣器、檢尺等,從而增加導(dǎo)體間靜電放電的危險(xiǎn)性靜電場分布的復(fù)雜性;由于在海上無法及時(shí)獲得外界的幫助,一旦發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故若處置不當(dāng),極容易造成船毀人亡的嚴(yán)重后果,同時(shí)還會造成嚴(yán)重的海上污染事故。通常引起油船火災(zāi)爆炸事故的明火電氣火花撞擊火花是很容易察覺的，而靜電放電引起的火災(zāi)則常常不易察覺，具有更大的危險(xiǎn)性。靜電的危害瞬間發(fā)生，無法阻止，只能

8、靠積極采取預(yù)防措施防患于未然。2靜電產(chǎn)生的機(jī)理2.1 微觀原因根據(jù)原子物理理論，電中性時(shí)物質(zhì)處于電平衡狀態(tài)。由于不同物質(zhì)原子的接觸產(chǎn)生電子的得失，使物質(zhì)失去電平衡，產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的組成。在正常狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但質(zhì)子是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道，離開原來的原子核而侵入其他的原子，原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽離子、原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱

9、能、化學(xué)能等)在日常生活中，任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電。2.2 宏觀原因(1)物體間摩擦生熱，激發(fā)電子轉(zhuǎn)移。(2)物體間的接觸和分離產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移。(3)電磁感應(yīng)造成物體表面電荷的不平衡分布。(4)摩擦和電磁感應(yīng)的綜合效應(yīng)。當(dāng)兩個不同的物體相互接觸時(shí)就會使得一個物體由于失去一些電子帶上正電，而另一個物體由于得到一些剩余電子而帶上負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時(shí)就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產(chǎn)生的靜電也是“接觸分離”起電。固體、液體甚至氣體都會因接

10、觸分離而帶上靜電。這是因?yàn)闅怏w也是由分子、原子組成，當(dāng)空氣流動時(shí)分子、原子也會發(fā)生“接觸分離”而起電。我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電。實(shí)質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負(fù)電荷不平衡的過程。摩擦是一個不斷接觸與分離的過程。因此摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電。在日常生活，各類物體都可能由于移動或摩擦而產(chǎn)生靜電。另一種常見的起電是感應(yīng)起電。當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時(shí)會在不帶電的導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電。12.3 生活中的靜電(1)人體的活動，人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產(chǎn)生的靜電是電子產(chǎn)品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導(dǎo)致器件產(chǎn)生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動產(chǎn)生

11、的靜電電壓約052kv。另外空氣濕度對靜電電壓影響很大，若在干燥環(huán)境中還要上升1個數(shù)量級。如，化纖或棉制工作服與工作臺面、坐椅摩擦?xí)r，可在服裝表面產(chǎn)生6000v以上的靜電電壓，并使人體帶電，此時(shí)與器件接觸時(shí)，會導(dǎo)致放電，容易損壞器件。(2)樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運(yùn)輸時(shí)，器件表面與包裝材料摩擦能產(chǎn)生幾百伏的靜電電壓，對敏感器件放電。如，用pp(聚丙烯)、pe(聚乙烯)、ps(聚內(nèi)乙烯)、pvr(聚胺脂)、pvc和聚脂、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉(zhuǎn)箱、pcb架等都可能因摩擦、沖擊產(chǎn)生13.5kv靜電電壓，對敏感器件放電。 (3)空氣流動，空氣和其他物體的摩擦都會產(chǎn)生靜

12、電。任何物質(zhì)都是由原子組合而成，而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子。在正常狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)電平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學(xué)能等的形式作用會使原子的正負(fù)電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實(shí)質(zhì)上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產(chǎn)生靜電，如感應(yīng)靜電起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等。任何兩個不同材質(zhì)的物體只要接觸后分離就能產(chǎn)生靜電，流動的空氣當(dāng)然能產(chǎn)生靜電。為什么流動空氣會產(chǎn)生靜電呢？因?yàn)榭諝庖彩怯稍咏M合而成，所以可以這么說，在人們生活的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都有可能產(chǎn)生靜電。另外在電子

13、生產(chǎn)設(shè)備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機(jī)、再流焊爐、貼裝機(jī)、調(diào)試和檢測等設(shè)備內(nèi)的高壓變壓器、電路都會在設(shè)備上感應(yīng)出靜電。如果設(shè)備靜電泄放措施不好，都會引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內(nèi)熱空氣循環(huán)流動與箱體摩擦、co2低溫箱冷卻箱內(nèi)的co2蒸汽均會可產(chǎn)生大量的靜電荷。3世界上的船舶靜電事故1969年12月11日，荷蘭一艘20.8萬噸級超級油輪在壓在航行途中開始海水洗艙作業(yè)，沖洗過程油艙中發(fā)生爆炸，致使油船沉沒。1969年12月19日，21.9萬噸“kinghackon”號挪威油船，左右兩弦油艙沖洗完畢，注入壓載海水，沖洗第五號和第四號中央油艙時(shí)于22時(shí)50分發(fā)生爆炸火災(zāi)，船艙損壞嚴(yán)重，大部分船

14、員離船。據(jù)19671975年1月的統(tǒng)計(jì)，世界上營運(yùn)的石油、礦石貨巨型混裝船共300艘，其中18艘爆炸事故經(jīng)國際海事組織調(diào)查，認(rèn)為靜電引爆的可能性最大。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，美國19601973年曾發(fā)生靜電引起裝油火災(zāi)事故116起，70年代后期又發(fā)生22起；日本從1961年1973年，每年約發(fā)生靜電火災(zāi)100多起，其中易燃液體占70%以上，在我國僅石油化系統(tǒng)因靜電造成的火災(zāi)事故也在100起以上。4 可能產(chǎn)生靜電的操作4.1 粉體氣流輸送的靜電帶點(diǎn)這種情況多半產(chǎn)生于散裝粉體船舶。如裝卸塑料粒子、飼料、礦石、等，管道噴出口會發(fā)生靜電放電，船艙內(nèi)粉粒和塵云霧都帶電。明工塑料廠以氣流輸送塑料粒子，注入直徑5m

15、、高30m儲筒艙，曾多次發(fā)生爆炸火災(zāi)，測得靜電電壓有11kv90kv，電場強(qiáng)度達(dá)到300kvm400kvm，非常嚴(yán)重，空間隨時(shí)會發(fā)生靜電火花。4.2 油液在管道中流動帶靜電 原油含水率8%以上，靜電小，而汽油、苯輕質(zhì)油品在管道中流動的靜電是不可忽視的。一般摩擦帶電流動電流、荷是與管徑成正比的，與流速的平方成正比。北方兩個煉油廠，在80年代初，為加快槽車裝油速度，將6寸管徑皮龍改為8寸管徑皮龍，裝有沒有幾分鐘發(fā)生靜電發(fā)電爆炸火災(zāi)，不得不改為6寸管徑皮龍。某化工廠管道被塑料物堵塞，工人用汽油頂，隨著塑料物頂出，汽油噴出并帶出一把火。1983年4000噸級的日本油輪在某煉油廠碼頭裝甲苯，由于皮龍管壞

16、了，使用日本船上的4英寸塑料管，裝完油后，塑料管放在甲板上，待蓋上艙蓋，用自來水沖洗甲板時(shí)，由于塑料管對甲板的水發(fā)生靜電而起火（油管中有剩油），事后模擬裝油測試，艙內(nèi)油面靜電電位有3000多伏，如果皮龍是塑料管，其表面靜電位將高的多。4.3 原油油艙洗艙的靜電 原油船卸完原油后，為提高營運(yùn)效率，確保航運(yùn)安全，均需經(jīng)行油艙清洗。國內(nèi)未設(shè)igs保護(hù)，油輪一般有兩種清洗方法，一種是熱水清洗，另一種是先蒸汽蒸艙后溫水沖洗（20000t油船），不管是哪種沖洗方法，均符合國際航運(yùn)協(xié)會的推薦的油艙清洗規(guī)則，其重要原因是洗艙中產(chǎn)生靜電問題。4.4油品混合攪拌和油液污水搖晃的靜電 有時(shí)裝幾種輕質(zhì)油品需要調(diào)和攪拌

17、，這過程中也會產(chǎn)生靜電，靜電的大小取決于攪拌的速度，油艙中油品的多少，一般滿艙油攪混產(chǎn)生油面的靜電小，辦艙油或更小些，攪拌的油面靜電位更高。明鏡化工廠一個5000立方米油罐經(jīng)行調(diào)和攪拌，只聽到罐內(nèi)“沙沙”的聲音，隨后便爆炸。油船油艙，在氣體攪拌時(shí)，要特別注意不能把艙底的殘水?dāng)嚻饋?，這樣油面靜電更嚴(yán)重。 原油船卸完油返航都要注壓載水，這壓載水艙或?qū)Ｓ玫奈鬯团撛诤Ｉ巷L(fēng)浪大時(shí)航行，船搖晃的厲害，引起艙內(nèi)污油水搖晃，沖擊油壁，形成帶電油水霧、電油水霧團(tuán)、電油水塊，后二者在艙內(nèi)空間落下就有可能與船舶構(gòu)建發(fā)生放電，引起災(zāi)害。5 船舶實(shí)際可采取的防靜電措施當(dāng)物料在管道中流動時(shí)，摩擦的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為靜電能，物

18、料與管道摩擦界面會形成電偶電層。隨著液體的流動，會使液體成為帶電液流。若物料的導(dǎo)電率小，絕緣性能好，則能良好地保持電能，靜電在短時(shí)間內(nèi)不能消除。如果管道足夠長，則液流電流將趨近于一個穩(wěn)定值，從防止物料靜電的觀點(diǎn)出發(fā)，流動所產(chǎn)生的靜電量，往往大于最大電流量。5.1 靜電基本防護(hù)措施（1）減少靜電核產(chǎn)生：對接觸起電的有關(guān)物料，應(yīng)盡量選用在帶電序列中位置較臨近的，或?qū)Ξa(chǎn)生正負(fù)電荷的物料加以適當(dāng)組合，使最終達(dá)到起電最小。在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)上，對有關(guān)物料應(yīng)盡量做到接觸面積、壓力較小，接觸次數(shù)較少，運(yùn)動和分離速度較慢。（2）使靜電荷盡快對地泄漏：在存在靜電引爆危險(xiǎn)的場所，所有靜電導(dǎo)體必須接地，金屬體應(yīng)與大地作

19、通導(dǎo)性連接，金屬以外的靜電導(dǎo)體及亞導(dǎo)體則應(yīng)作間接。靜電導(dǎo)體與大地的總泄漏電阻值在通常情況下均不應(yīng)大于106，每組專設(shè)的靜電接地體的接地電阻值一般不應(yīng)大于100。局部環(huán)境的相對濕度宜增加至50%以上。生產(chǎn)工藝設(shè)備應(yīng)采用靜電導(dǎo)體或靜電亞導(dǎo)體，避免采用靜電非導(dǎo)體。對于帶高電位的物料，宜在接近排放口前的適當(dāng)位置裝設(shè)靜電緩和器。（3）為消除靜電非導(dǎo)體的靜電，易采用高壓電源式、感應(yīng)式或放射源式等不同類型的靜電消除器。（4）將帶電體進(jìn)行局部或全部靜電屏蔽，同時(shí)屏蔽應(yīng)可接地。（5）在設(shè)計(jì)和制作工藝裝置或設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量避免存在靜電放電的條件，如在容器內(nèi)避免出現(xiàn)細(xì)長的導(dǎo)電性突出物和避免物料高速剝離等。（6）控制氣體中可燃物的濃度，保持在爆炸下限以下。5.2 液體物料靜電防護(hù)措施（1）控制烴類液體灌裝時(shí)的流速：灌裝鐵路罐車時(shí)，液體在鶴管內(nèi)的允許流速vd0.8；灌裝汽車罐車時(shí)，液體在鶴管內(nèi)的允許流速vd0.5。（2）在輸送和罐裝過程中，應(yīng)防止液體的飛散噴濺，從底部或上部入灌的注油管末端應(yīng)設(shè)計(jì)成不易使液體飛散的倒t形等形狀或另加導(dǎo)流板；或在上部灌裝時(shí)，使液體沿側(cè)壁緩慢下流。（3）烴類液體中應(yīng)避免混入其他不相溶的第二項(xiàng)雜質(zhì)如水等。并應(yīng)盡量減少和排除槽底與管道中的積水。當(dāng)管道內(nèi)明顯存在第二物項(xiàng)時(shí)，其流速應(yīng)限制在1m/s