2020-10-11
84
Промышленный шум – это совокупность звуков разной интенсивности и частоты, беспорядочно изменяющихся во времени, возникающих в производственных условиях и вызывающих у работающих неприятные субъективные ощущения. Органы слуха человека воспринимают звуки, имеющие диапазон частот от 20 Гц до 20 кГц, звуковое давление – от 2×10-5 до 2×102 Па, интенсивность – от 10-12 Вт/м2 до 1 Вт/м2 на частоте 1000 Гц. Таким образом, отношение верхних и нижних значений звуковых давлений и интенсивностей составляет соответственно 107 и 1012. Использование таких, изменяющихся в больших пределах, величин на практике неудобно, поэтому в акустике для количественной оценки шумов принято пользоваться относительной логарифмической шкалой уровней, согласно которой уровень интенсивности звуков рассчитывается как
(5.1)
а уровень звукового давления
(5.2)
где Б – бел, дБ – децибел; 1Б = 10 дБ;
Io, Po – пороговые значения интенсивности звука и звукового давления. На частоте 1000 Гц Io =10-12 Вт/м2, Ро = 2×10-5 Па;
|
|
|
I, P - интенсивность звука и звуковое давление в исследуемой точке.
Следует помнить, что интенсивность и звуковое давление связаны с формулой
(5.3)
где r×с – удельное акустическое сопротивление среды, которое для воздуха равно 410 Н×с/м3.
Зная Р, всегда можно по формуле (5.3) рассчитать интенсивность звука и наоборот.
Шкала дБ очень удобна для оценки шумов, поскольку весь слышимый диапазон звуков укладывается в пределах от 0 до 140 дБ, Кроме того, 1 дБ – это минимальный прирост силы звука, различаемый ухом человека.
Звуковое давление и интенсивность звука характеризуют звуковое поле в определенной точке пространства, но не сам источник шума. Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность, определяющая полную излучаемую энергию за единицу времени. Уровень звуковой мощности LN в дБ определяют как
(5.4)
где N – звуковая мощность источника, Вт;
No – пороговое значение звуковой мощности, равное 10-12 Вт.
По спектральному составу шумы разделяются как низкочастотные (до 400 Гц), среднечастотные (от 400 до 1000 Гц), высокочастотные (свыше 1000 Гц).
По характеру спектра шумы можно классифицировать как широкополосные с непрерывным спектром более одной октавы и тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона.
По временным характеристикам шумы могут быть постоянными – уровни шума за 8-часовой рабочий день (смену) меняются не более чем на 5 дБА[4] и непостоянными – уровни шума за рабочий день меняются более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера [1]. Непостоянные шумы подразделяют на непрерывно колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.
|
|
|
Повышенный уровень шума является вредным производственным фактором. Звуки с уровнем выше 130 дБ вызывают болевое ощущение. При воздействии шумов с уровнем 100-120 дБ на начальном этапе возникают обратимые формы слухового утомления, проявляющиеся во временном смещении порога слышимости. Длительное воздействие избыточных шумов вызывает постоянную потерю слуха. Запрещается даже кратковременное пребывание людей в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.
Ультра- и инфразвук, хотя и выходят за пределы восприятия органами слуха человека, но также вредны, вызывая ощущения тошноты, усталости. Интенсивный инфразвук при длительном воздействии может вызвать внутреннее кровотечение.
Высокие уровни шумов вызывают увеличение количества всевозможных ошибок персонала, ускоряют наступление умственной усталости, ухудшают общее психическое состояние людей.
Таблица 5.1
Характеристики некоторых источников шума
| №№ | Источник шума | Излучаемая мощность | Примерный уровень звукового давления | ||
| пп | Вт | дБ | дБА | расстояние от источника шума, м | |
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. | Двигатель ракеты ЗЕМЛЯ – ЛУНА Взлет реактивного самолета Оркестр из 75 инструментов Машинное отделение подводной лодки Поршневой авиадвигатель Очень шумный завод Тяжелый дизельный грузовик Цепная пила по дереву Металлорежущие станки Обычный голос Шопот Звон будильника Часы карманные | 100000000 10000 100 - - - 0,01 1 - 0,00001 0,00000001 - - | 200 160 140 - - - 100 120 - 80 40 - - | 150 140 - 120 120-130 100 90 - 80-95 65 40 80 20 | 100 25 - - 3-2 - 7 - рабочее место 1 0,3 1 1 |
Известно, что при продолжительности работы Т = 5 годам вероятность Q повреждения слуха (т.е., снижение слуховой чувствительности на 25 дБА) в % от общего числа лиц, подвергшихся воздействию повышенного шума, равна
(5.5)
где LA – эквивалентный (или общий) уровень шума, дБА.
Характеристики некоторых шумов приведены в табл. 5.1.
В связи с вредным действием шумов возникла необходимость их нормирования. Предельно допустимые уровни шумов на рабочих местах приводятся в СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» [1], извлечения из них даны в табл. 5.2. Из этой таблицы следует, что нормируемыми параметрами шумов являются – уровень звукового давления, приводимый для среднегеометрических значений частот девяти октавных полос[5], а также уровень звука и эквивалентный уровень звука, измеряемые по шкале «А» шумомеров и дающие ориентировочную оценку шумности. При этом для постоянных шумов нормируются уровень звукового давления и уровень звука, а для непостоянных - эквивалентный уровень звука. Из табл. 5.2 можно также заключить, что звуки высоких частот физиологически сильнее воздействуют на организм человека (более неприятны), поэтому предельно допустимые уровни звукового давления для этих частот ниже.
|
|
|
Табл. 5.2 используется для определения допустимых уровней широкополосных шумов. Для тонального и импульсного (прерывистого) шума, измеряемого по характеристике «медленно» шумомеров, допустимые уровни нормируемых параметров шумов берутся на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 5.2.
В жилых помещениях допустимый уровень звука в дневное время (с 7 до 23 ч) – 40 дБА, в ночное – 30 дБА.
Эквивалентный уровень звука LАэкв является нормируемой характеристикой для непостоянных шумов. Величину LАэкв получают либо путем замеров специальными интегрирующими шумомерами, либо путем замеров обычными шумомерами в течение 30 мин при общем числе отсчетов – 360 (через 5-6 с) и расчетов по специальной методике.
Для непостоянных шумов в качестве нормируемой характеристики допускается использовать дозу шума D или относительную дозу шума
Dотн, определяемые как
(5.6)
(5.7)
где Dдоп – допустимая доза шума, Па2×ч;
РА – среднее квадратическое значение звукового давления с учетом корркекции «А» шумомера, Па;
Т - время действия шума, ч.
Доза шума – это интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени. Допустимая доза шума вычисляется по формуле
(5.8)
где РАдоп – значение звукового давления, соответствующее допустимому уровню звука согласно табл. 5.2. Значение РАдоп может быть найдено из формулы (5.2.);
Тр×д – продолжительность рабочего дня (смены). Обычно Тр×д = 8 ч.
Предположим, допустимый уровень звука равен 80 дБА. Тогда из формулы (5.2), зная, что Ро = 2×10-5 Па, имеем Рдоп = 0,2 Па. При Тр×д = 8 ч получаем по формуле (5.8) Dдоп = 0,32 Па2×ч.
Таблица 5.2.
Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука
|
|
|
на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий по СН 2.2.4/2.1.8.562-96
| №№ | Вид трудовой деятельности, рабочее место | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами | Уровни звука и экви | ||||||||||
| пп | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
8000 | валентные уровни звука (в дБА) | |||
| 1 | Творческая деятельность, конструирование и проектирование, программирование и обучение, врачебная деятельность. | 86 | 71 | 61 | 54 | 49 | 45 | 42 | 40 | 38 | 50 | ||
| 2 | Административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории; рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата в рабочих комнатах конторских помещений, в лабораториях | 93 | 79 | 70 | 68 | 58 | 55 | 52 | 52 | 49 | 60 | ||
| 3 | Рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону; на участках точной сборки, в помещениях мастеров | 96 | 83 | 74 | 68 | 63 | 60 | 57 | 55 | 54 | 65 | ||
Продолжение табл. 5.2
| №№ | Вид трудовой деятельности, | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами | Уровни звука и экви | ||||||||||
| пп | рабочее место | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
8000 | валентные уровни звука (в дБА) | ||
| 4 | Рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием | 103 | 91 | 83 | 77 | 73 | 70 | 68 | 66 | 64 | 75 | ||
| 5 | Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п.п.1-4 и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий | 107 | 95 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 69 | 80 | ||
| Морские, речные, рыбопромысловые и другие суда | |||||||||||||
| 6. | Рабочая зона в помещениях энергети-ческого отделения судов с постоянной вахтой (помещения, в которых установлена главная энергетическая установка, котлы, двигатели и механизмы, вырабатывающие энергию и обеспечивающие работу различных систем и устройств) | 107 | 95 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 69 | 80 | ||
Продолжение табл. 5.2
| №№ | Вид трудовой деятельности, | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами | Уровни звука и экви | ||||||||
| пп | рабочее место | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | валентные уровни звука (в дБА) |
| 7 | Рабочие зоны в центральных постах управления (ЦПУ) судов (звукоизолированные), помещениях, выделенных из энергетического отделения, в которых установлены контрольные приборы, средства индикации, органы управления главной энергетической установкой и вспомогательными механизмами | 96 | 83 | 74 | 68 | 63 | 60 | 57 | 55 | 54 | 65 |
| 8 | Рабочие зоны в служебных помещениях (рулевые, штурманские, багермейстерские рубки, радиорубки и др.) | 89 | 75 | 66 | 59 | 54 | 50 | 47 | 45 | 44 | 55 |
| 9 | Производственно-технологические помещения на судах рыбной промышленности (помещения для переработки объектов промысла рыбы, морепродуктов и пр.) | 107 | 95 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 69 | 80 |
Окончание табл. 5.2
| №№ | Вид трудовой деятельности, | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами | Уровни звука и экви | |||||||||
| пп | рабочее место | 31,5 |
63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | валентные уровни звука (в дБА) | |
| Автобусы, грузовые, легковые и специальные автомобили | ||||||||||||
| 10 | Рабочие места водителей и обслуживающего персонала грузовых автомобилей | 100 | 87 | 79 | 72 | 68 | 65 | 63 | 61 | 59 | 70 | |
| 11 | Рабочие места водителей и обслужи-вающего персонала (пассажиров) легковых автомобилей и автобусов | 93 | 79 | 70 | 63 | 58 | 55 | 52 | 50 | 49 | 60 | |
| Сельскохозяйственные машины и оборудование, строительно-дорожные, мелиоративные и другие аналогичные виды машин | ||||||||||||
| 12 | Рабочие места водителей и обслужи-вающего персонала тракторов само-ходных шасси, прицепных и навесных сельскохозяйственных машин, строительно-дорожных и других аналогичных машин | 107 | 95 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 69 | 80 | |
| Примечания. 1. Допускается в отраслевой документации устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности и тяжести труда в соответствии с табл. 2. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ любой октавной полосе. | ||||||||||||
Если фактические значения нормируемых параметров производственного шума превышают предельно допустимые, то принимаются все необходимые меры по его снижению. При этом используют: 1) технические средства борьбы с шумом (уменьшение шума в источнике его образования, применение малошумных технологических процессов и оборудования); 2) строительно-акустические мероприятия (применение звукопоглощающих и звукоизолирующих средств); 3) дистанционное управление шумными машинами и процессами; 4) СИЗ – по ГОСТ 12.4.275; 5) средства коллективной защиты по ГОСТ 12.1.029; 6) организационные мероприятия (рациональный режим труда и отдыха, сокращение времени пребывания в шумных условиях, лечебно-профилактические меры и т.п.).
Зоны с уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности. Пребывание и работа в таких зонах допускается только при условии использования СИЗ.
ГОСТ 12.1.003 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» [2] требует, чтобы паспорта или иные эксплуатационные документы на производственное оборудование, содержали его шумовые характеристики. Такой характеристикой обычно является октавный уровень звуковой мощности LN. Но поскольку нормируемыми параметрами шума являются уровни звука и звукового давления, то на практике возникает необходимость в расчете уровней звукового давления LP и звука LPA в зависимости от уровней звуковой мощности источников шума LN. Сложность этого расчета зависит от условий распространения звукового поля. В условиях свободного звукового поля (т.е. в открытом пространстве или в помещении с большим поглощением звука) и при полусферическом излучении (источник звука прикреплен к стене или закреплен на полу) имеем
LP = LN – 20lgr – 10lg2p, дБ (5.9)
или
LPА = LNА – 20lgr – 10lg2p, дБА, (5.10)
где r – расстояние от источника, м
LNA – общий уровень звуковой мощности источника шума, дБА.
Зная фактический уровень звукового давления LP и его предельно допустимые уровни LПДУ (см. табл. 5.2), легко определить требуемое снижение уровня шума в каждой октавной полосе
DL = LP – LПДУ + 20lgn, (5.11)
где n – обще число принимаемых в расчет источников шума (с одинаковым уровнем шумности).
Одним из основных способов борьбы с шумом является ослабление шума в самом его источнике. Но когда эти меры не дают нужного эффекта, то обращаются к средствам борьбы с излучаемым шумом на путях его распространения, используя звукоизолирующие ограждения, преграды или экраны. Проектирование звукоизолирующих конструкций ведется в соответствии с указаниями СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003». Их основное назначение – не пропускать звук из шумного помещения, обеспечивая тем самым его снижение в смежных помещениях. Звукопоглощающая способность одностенных ограждений (количество дБ, на которое уменьшается звук за ограждением) может быть ориентировочно определена по выражению [10]
R = 20lg(m×f) – 47,5, дБ (5.12)
где R – звукоизолирующая способность, дБ;
m - масса 1 м2 ограждения, кг;
f - среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц.
Кроме того, для расчета звукоизолирующей способности используются формулы:
R = 20lgm + 12,37, (3.13)
для стали, алюминия, фанеры
R = 13 lg (m+1), (5.14)
для звукоизолирующих ограждений массой (100 - 1000) кг/см2 из бетона, железобетона, кирпича
R = 22lgm – 12, (5.15)
для ограждений из стали толщиной h = (1-10) мм
R = 22 + 9lgh, (5.16)
для силикатного стекла толщиной h = (2-10) мм
R = 18 + 8,5 lgh, (5.17)
для органического стекла толщиной h = (5-30) мм
R = 12 + 12lgh. (5.18)
Данные по звукоизолирующей способности некоторых конструкций приведены в табл. 5.3.
Поскольку аналитический расчет уровня звукового давления представляет значительные трудности, то на практике обычно пользуются инструментальным методом. Методики производства замеров и рекомендуемые измерительные приборы регламентированы ГОСТ ISO 9612-2016 «Акустика. Измерения шума для оценки его воздействия на человека. Метод измерений на рабочих местах» и ГОСТ 12.1.020 «Шум. Метод контроля на морских и речных судах». В настоящее время для измерения параметров шума применяются в основном следующие отечественные типы приборов: шумомер типа ШУМ-1М, комбинированные приборы-измерители шумов и вибраций ВШВ-003, ВШВ-003-М2, измеритель акустический многофункциональный ЭКОФИЗИКА-110А, шумомер-виброметр анализатор спектра ЭКОФИЗИКА-110А. Используют также шумомеры датской фирмы «Брюль и Къер», немецкие, например, SVAN 912AE, SVAN 943 и др. Приборы типа ВШВ позволяют измерять общий уровень звука, уровень звукового давления в октавных полосах, т.е. получить частотный состав шума. Кроме того, эти приборы обеспечивают и измерение вибраций. В состав шумомера входит микрофон, специальный усилитель, фильтры для частотного анализа, стрелочный индикатор, проградуированный в дБ. Микрофон преобразует звуковые колебания в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются специальными усилителями и измеряются стрелочным индикатором. Фильтры позволяют выделить из всего частотного диапазона отдельные полосы частот в пределах одной октавы и измерить соответствующий уровень звукового давления, т.е. получить спектрограмму шума.
При оценке шумового режима в производственных помещениях замеры необходимо выполнять на рабочих местах не менее трех раз при постоянном шуме. Должно быть включено не мене 2/3 установленных в помещении источников шума. Микрофон следует располагать на высоте 1,5 м от пола или на уровне органов слуха при работе сидя. Для цехов с равномерным распределением шумного оборудования замеры проводят в двух точках по продольной оси помещения на расстоянии 1/3 от поперечных стен на высоте 1,5 м от пола, при сосредоточенном размещении шумного оборудования – на расстоянии 1,25 м от оборудования и на высоте 1,5 м от пола; для кабин, постов наблюдения и в помещениях, не имеющих шумного оборудования – в середине помещения на высоте 1,5 м от пола. При измерениях во всех случаях микрофон должен быть направлен в сторону источника шума и удален не мене чем на 0,5 м от человека, проводящего измерения.
На судах контроль шума должен производиться в режиме полного хода и в производственном режиме. В зонах обслуживания главных и вспомогательных двигателей точки измерений располагаются с двух сторон двигателей на расстоянии 1 м от их поверхности на каждом ярусе, а также у воздухозаборного устройства двигателей. В малых машинных отделениях площадью до 15 м2 измерения выполняют не менее чем в двух точках, расположенных в средней части между двигателем и бортами.
На открытых участках палуб измерения производят на рабочих местах при работающих механизмах.
При измерениях шумомер должен быть включен в положение «медленно». При колебаниях стрелки прибора отсчет следует производить по среднему ее положению с точностью до 1 дБ или 1 дБА.
Таблица 5.3
Звукоизолирующая способность некоторых конструкций
| Конструкция и материал | Толщи- на, мм | Масса кг/см2 | Среднегеометрические частоты, Гц | |||||||
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |||
| 1. Тонколис-товая сталь 2. Фанера 3.Древесностру-жечная плита 4. Стекло силикатное 5.Стекло органическое 6. Стеклопакет со стеклами толщиной 4 мм и зазором 30 мм 7. Двухстенная конструкция из пластика толщи-ной 3 мм и с деревянными брусками 40х40 мм между ними | 1,0 2,0 4,0 8,0 12,0 20,0 3,0 5,0 5,0 - - | 7,8 15,6 31,2 6,4 9,6 - 7,5 12,5 6,0 - 8,4 | 12 16 21 12 15 - 14 17 14 - 19 | 16 20 25 16 19 23 18 21 18 14 14 | 20 24 29 20 23 26 22 25 22 24 13 | 24 29 33 24 26 26 26 29 26 29 19 | 29 33 36 27 26 26 30 33 30 35 30 | 33 36 34 27 26 26 34 30 33 38 41 | 36 34 34 27 30 26 29 36 35 37 48 | 34 34 41 32 34 33 38 41 31 - 48 |
