Инженерная экология. Учебник/Под ред. Медведева В.Т. – М.: Гардарики, 2002.
Медведев В.Т., Каралюнец А.В. и др. Методы и средства защиты от шума. Учебное пособие по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Изд. МЭИ, 1997.
Задание
1. Рассчитать уровень звукового давления в РТ в помещении с источником шума в соответствии с исходными данными.
2. Определить требуемое снижение уровня звукового давления.
3. Предложить методы снижения шума.
Вариант 1.
Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы А х В х Н=5 х 5 х 3 м a1 х b1 х h1=0,5 х 0,5 х 0,75 м a2 х b2 х h2=0,6 х 0,4 х 1 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=2 м |
Вариант 2.
Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1,2,3 – токарный станок 1К36 А х В х Н=10 х 8 х 4 м a1 х b1 х h1=2 х 0,7 х 1,2 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=7 м, r2=3 м, r3=4 м |
Вариант 3.
Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1. Токарно-револьверный станок с п/у 2. Фрезерный станок с п/у А х В х Н=8 х 8 х 3,5 м a1 х b1 х h1=2 х 1 х 1,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 2 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=2 м |
Вариант 4.
Исходные данные: Металлообрабатывающий цех 1. Токарно-револьверный станок с п/у 2. Фрезерный станок с п/у А х В х Н=7,5 х 9 х 3,5 м a1 х b1 х h1=1,5 х 1 х 1,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 2 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=3 м, r2=4 м |
Вариант 5.
Исходные данные: Сварочный цех 1. Аппарат ПХ464-А 2. Газовая резка А х В х Н=6 х 6 х 4 м a1 х b1 х h1=1 х 1 х 1 м a2 х b2 х h2=0,5 х 0,5 х 1 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=5 м, r2=4 м |
Вариант 6.
Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы А х В х Н=12 х 10 х 5 м a1 х b1 х h1=1,5 х 1,5 х 2,5 м a2 х b2 х h2=1 х 1 х 1 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=6 м, r2=8 м |
Вариант 7.
Исходные данные: Кузнечно-прессовый цех 1. Пресс К-222 2. Гильотинные ножницы А х В х Н=12 х 10 х 5 м a1 х b1 х h1=1 х 1,5 х 2,5 м a2 х b2 х h2=1,5 х 1 х 1 м Расстояние до ближайшей точки шумящего аппарата: r1=6 м, r2=8 м |
НОРМИРОВАНИЕ ШУМА
При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дБА.
Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звукового давления на частотах 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест служебных помещений является ГОСТ 12.1.003 - 83 "ССБТ. Шум. Общие требования безопасности" (табл. 1.1).
Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума.
Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 1.1. Уровни шума для территорий жилой и производственной застройки, а также для различных видов помещений, регламентируются СНиП 11-12-88 "Защита от шума".
ИСТОЧНИКИ ШУМА И ИХ ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
По природе возникновения шумы машин делятся на механические, аэродинамические, гидродинамические, электромагнитные.
На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуках в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума занимает широкую область частот. Определяющими факторами механического шума являются форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, состояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относятся кузнечно-прессовое оборудование, являются источником импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, превышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе металло и деревообрабатывающих станков.
Аэродинамические и гидродинамические шумы разделяют на: шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания:
шумы, возникающие из-за образования вихрей потока у твердых границ. Эти шумы наиболее характерны для вентиляторов, турбо-воздуходувок, насосов, турбокомпрессоров, воздуховодов;
кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновения полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами.
Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Их причиной является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. Электрические машины создают шумы с различными уровнями звука от 20 30 дБА (микромашины) до 100 110 дБА (крупные быстроходные машины).
При работе оборудования одновременно могут возникать шумы различной природы. Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью.
Звуковая мощность источника W, Вт - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство. Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность источника:
W = dS,
где In - нормальная к поверхности составляющая интенсивности звука. Окружив источник шума условной сферой с поверхностью S= , с достаточно большим радиусом г, и, приняв источник точечным, получим величину средней интенсивности звука на поверхности этой сферы:
Iр,ср=W/4
Это выражение предполагает равномерное излучение шума по всем направлениям, что справедливо для точечного источника, размеры которого малы по сравнению с излучаемыми им волнами. Однако источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффициентом Ф () - фактором направленности, показывающим отношение интенсивности звука I (), создаваемого источником в направлении с угловой координатой к интенсивности, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник Iср. имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно
Ф() = I () / Iср = р()2/рcp 2 •
Характеристики направленности представляют собой зависимости направленности д(ф), измеряемого в децибелах,
g() = 10 lgФ() = 10 lg(l()/lср) = 20 lg(р()/рср) = L - Lcp >
где р(), L() - звуковое давление и его уровень в угловом направлении , измеренные на постоянном расстоянии от источника;
pcp, Lcp - звуковое давление и его уровень, усредненный по всем направлениям для того расстояния.
Для сравнения шумов различных машин и произведения расчетов уровней звукового давления в проектируемых помещениях, необходимо знать объективные характеристики шума. Любая машина, будучи установленной в открытом пространстве создает в разных точках различные уровни звукового давления, хотя ее звуковая мощность остается неизменной.
В соответствии со стандартами такими шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, являются:
уровни звуковой мощности Lw в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, а также корректированный уровень звуковой мощности;
характеристики направленности излучения шума оборудованием. Уровни звуковой мощности Lw определяются по аналогии с уровнем интенсивности звука и уровнем звукового давления:
Lw= 10lg(W/W0),
где W - звуковая мощность, Вт; W0 - пороговая звуковая мощность, равная 10-12 Вт.
Шумовые характеристики оборудования оговариваются в технической документации, справочниках или могут быть получены расчетным путем. В табл. 2.1 и 2.2 приведены данные уровней звуковой мощности оборудования металлообрабатывающих и кузнечно-прессовых цехов, компрессоров и газотурбинных установок.
Табл.2.1.
Уровни звуковой мощности технологического оборудования
Оборудование | Средне-геометрическая частота, Гц | |||||||
63 |125 | 250 |500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | ||||||||
ТОКАРНЫЕ СТАНКИ | ||||||||
1А62 | 84 | 87 | 90 | 92 | 91 | 87 | 82 | 80 |
1К36 | 96 | 94 | 95 | 98 | 93 | 90 | 90 | 86 |
1551 | 94 | 96 | 96 | 98 | 97 | 93 | 91 | 80 |
токарно-карусельный 1541Б | 92 | 96 | 98 | 100 | 104 | 95 | 93 | 82 |
токарно-винторезный 1К62 | 91 | 90 | 95 | 95 | 96 | 97 | 98 | 91 |
автоматно-револьверный 1А112 | 90 | 92 | 96 | 97 | 92 | 87 | 83 | 74 |
токарно-револьверный с программным управлением | 93 | 92 | 90 | 90 | 86 | 82 | 78 | 76 |
универсальный горизонтально-фрезерный 6Н12 | 81 | 84 | 92 | 93 | 92 | 91 | 77 | 75 |
вертикально-фрезерный 6М12 | 85 | 86 | 92 | 97 | 94 | 83 | 92 | 96 |
продольно-фрезерный ЭФС | 98 | 98 | 95 | 99 | 96 | 94 | 86 | 84 |
фрезерный с программным управлением | 85 | 86 | 88 | 91 | 90 | 86 | 78 | 70 |
РАЗНЫЕ СТАНКИ | ||||||||
шлифовальный ЗА-277 | 88 | 91 | 94 | 98 | 99 | 97 | 91 | 86 |
плоскошлифовальный ТЗД71 | 80 | 79 | 84 | 87 | 86 | 80 | 74 | 71 |
координатно-расточный ПР87 | 80 | 85 | 93 | 98 | 84 | 80 | 78 | 77 |
радиально-сверлильный с программным управлением РСП1 | 90 | 97 | 95 | 90 | 85 | 88 | 82 | 87 |
сверлильный автомат А28 | 80 | 86 | 88 | 94 | 100 | 90 | 89 | 89 |
СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ | ||||||||
аппарат ПХ 464 А | 95 | 97 | 97 | 100 | 105 | 101 | 109 | 110 |
многоэжектрная машина МРМ02 | 96 | 97 | 95 | 98 | 105 | 106 | 108 | 109 |
сварочная машина ПС1000 | 94 | 94 | 94 | 97 | 90 | 91 | 91 | 90 |
газовая резка | 94 | 95 | 97 | 92 | 96 | 87 | 102 | 103 |
Продолжение табл. 2.1.
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ | ||||||||
молот 5т | 109 | 115 | 114 | 116 | 117 | 116 | 108 | 107 |
пресс К222 16т | 106 | 103 | 102 | 101 | 102 | 102 | 98 | 89 |
кривошипный 25т | 91 | 95 | 96 | 96 | 95 | 95 | 98 | 100 |
эксентриковый пресс | 90 | 91 | 98 | 102 | 105 | 104 | 106 | 92 |
штамповочный автомат АТ60 | 98 | 102 | 102 | 105 | 101 | 99 | 92 | 92 |
холодно-высадочный автомат АТЭ2 | 96 | 95 | 99 | 105 | 104 | 108 | 100 | 96 |
гильотинные ножницы | 103 | 104 | 104 | 106 | 106 | 105 | 100 | 99 |
Табл. 2.2.
Уровни звуковой мощности в дБ, излучаемые в атмосферу всасывающими и выхлопными воздуховодами
Тип компрессоров и ГТУ | Среднегеометрическая частота Гц | |||||||
63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |||||||
ВСАСЫВАЮЩИЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ | ||||||||
ВП 10/8, 2ВП 10/8 | 120 | 117 | 104 | 102 | 97 | 90 | 86 | 84 |
200 в 10/8, ВП 20/8 160, В 20/8 | 119 | 118 | 109 | 102 | 94 | 87 | 83 | 83 |
205ВП 30/8 | 121 | 127 | 117 | 108 | 100 | 94 | 90 | 89 |
ВП 50/8 | 122 | 124 | 115 | 110 | 99 | 98 | 94 | 92 |
5Г-100/8 | 124 | 112 | 101 | 98 | 99 | 96 | 91 | 85 |
2СА-25 | 111 | 106 | 96 | 95 | 87 | 80 | 76 | 76 |
2СГ-5С | 110 | 108 | 102 | 97 | 86 | 85 | 78 | 75 |
ВСАСЫВАЮЩИЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТУРБОКОМПРЕССОРОВ | ||||||||
2РК 1,5/200 | 105 | 103 | 97 | 86 | 80 | 75 | 71 | 69 |
2Р-3/220 | 105 | 103 | 97 | 86 | 80 | 75 | 71 | 69 |
ЗР-7/220 | 105 | 103 | 97 | 86 | 80 | 75 | 71 | 69 |
5Г-14/220 | 100 | 95 | 84 | 81 | 75 | 72 | 67 | 55 |
ЗГ-100/220 | 119 | 110 | 107 | 100 | 92 | 85 | 77 | 69 |
50Т-130/220 | 119 | 110 | 107 | 100 | 92 | 85 | 77 | 69 |
2РВ-3/350 | 110 | 111 | 96 | 91 | 86 | 82 | 77 | 75 |
2РВ 3,4/400 | 116 | 119 | 109 | 92 | 87 | 86 | 83 | 79 |
К 250 61 | 84 | 79 | 83 | 82 | 94 | 99 | 98 | 89 |
ОК 500-92 | 102 | 100 | 95 | 96 | 104 | 111 | 107 | 98 |
к345 91 | 102 | 100 | 95 | 96 | 104 | 111 | 107 | 98 |
ВЫХЛОПНЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ | ||||||||
ВП 10/8, 2ВП 10/8 | 112 | 112 | 92 | 95 | 109 | 110 | 105 | 106 |
200В-10/8, ВП-20/8, 160-20/8 | 104 | 111 | 104 | 102 | 110 | 107 | 105 | 103 |
205ВП-30/8 | 106 | 108 | 117 | 118 | 115 | 109 | 106 | 107 |
ВП-50/8 | 106 | 108 | 117 | 118 | 115 | 109 | 106 | 107 |
5Г-10О/8 | 107 | 105 | 104 | 114 | 123 | 126 | 128 | 127 |
2СА-25 | 103 | 97 | 96 | 93 | 96 | 102 | 110 | 112 |
2СГ50 | 124 | 117 | 114 | 107 | 116 | 124 | 129 | 124 |
Продолжение табл. 17.2.
ВЫХЛОПНЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ ОТ КОМПРЕССОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТУРБОКОМПРЕССОРОВ
| ||||||||
2РК 15-200 | 110 | 106 | 113 | 122 | 131 | 130 | 132 | 132 |
2Р 3/220 | 108 | 112 | 117 | 122 | 128 | 128 | 127 | 126 |
ЗР 7/220 | 103 | 115 | 118 | 121 | 125 | 126 | 120 | 117 |
5Г-14/220 | 108 | 112 | 117 | 123 | 128 | 128 | 127 | 126 |
ЗГ-100/220 | 111 | 113 | 122 | 132 | 143 | 141 | 138 136 | 136 |
50Т-130/200 | 106 | 110 | 121 | 127 | 134 | 135 | 136 | |
2РВ-3/350 | 108 | 112 | 109 | 109 | 115 | 118 | 121 | 124 |
2РВ 3 4 -400 | 108 | 112 | 109 | 109 | 115 | 118 | 121 | 124 |
К 250 61 | 119 | 117 | 120 | 124 | 124 | 130 | 133 | 130 |
ОК 500-92 | 122 | 132 | 128 | 126 | 128 | 133 | 128 | 122 |
К 345-91 | 127 | 130 | 129 | 132 | 140 | 141 | 140 | 138 |
160В-20/8 | 86 | 97 | 95 | 93 | 90 | 90 | 80 | 80 |
ВП-50/8 | 93 | 102 | 99 | 98 | 96 | 92 | 86 | 86 |
5Г-100/8 2 | 99 | 98 | 96 | 97 | 98 | 90 | 85 | 76 |
2 РВ-3/360 | 84 | 91 | 90 | 90 | 91 | 86 | 80 | 80 |
РВ-3/360 ЗГ-100/220 | 93 | 95 | 93 | 93 | 96 | 85 | 77 | 74 |
ОК-500-92 к | 108 | 116 | 112 | 112 | 115 | 121 | 120 | 105 |
250-61 | 89 | 98 | 102 | 101 | 101 | 104 | 99 | 92 |
КТК -7 | 96 | 95 | 102 | 103 | 101 | 101 | 102 | 99 |
К-355 | 93 | 97 | 104 | 103 | 102 | 101 | 102 | 97 |
ГТ 50-800 (агрегаты покрыты тепло изоляцией) | 118 | 119 | 109 | 108 | 113 | 120 | 120 | 116 |
ГТ 25 700 (агрегаты покрыты теплоизоляцией) | 112 | 108 | 101 | 103 | 105 | 113 | 110 | 107 |
ГТ700-12М (без теплоизоляции) | 113 | 112 | 109 | 110 | 112 | 117 | 120 | 115 |
ГТ 100-750 (без звукоизолирующего кожуха) | 117 | 120 | 110 | 111 | 112 | 118 | 118 | 117 |
Для оборудования, не отраженного в этих таблицах, уровни звуковой мощности следует принимать по данным натурных измерений или использовать приводимые в табл. 2.1 и табл. 2.2 шумовые характеристики для аналогичного оборудования.
АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется: на действующих предприятиях на основании измерений уровней звукового давления на рабочих местах с последующим сравнением этих уровней с допустимыми по нормам Lpдоп на проектируемых предприятиях - на основании проведенного акустического расчета. Целью акустического расчета является:
выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;
выбор расчетных точек и определение допустимых уровней звукового давления Lдоп для этих точек;
определение ожидаемых уровней звукового давления Lp в расчетных точках;
расчет необходимого снижения шума в расчетных точках;
выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума;
определение строительно-акустических мероприятий по защите от шума (с расчетом).
Акустический расчет выполняется для восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц с точностью до десятых долей дБ. Окончательный результат округляют до целых значений.
В зависимости от того, где находится источник шума и расчетные точки (в свободном звуковом поле или в помещении), применяют различные расчетные формулы.