Производственный шум

Инфразвука, ультразвука и вибраций

Защита от производственного шума,

Вопросы для самоконтроля

1 Перечислить основные виды загрязнений воздуха рабочей зоны.

2 В чем заключается нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

3 Каким образом при нормировании содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны учитывается наличие одновременно нескольких веществ?

4 Охарактеризовать основные мероприятия по уменьшению действия вредных веществ на организм человека.

5 Какие параметры характеризуют метеорологические условия рабочей зоны?

6 В чем заключается принцип нормирования параметров микроклимата?

7 Охарактеризовать основные мероприятия по оздоровлению воздушной среды рабочей зоны.

8 Каким образом осуществляется защита работающих от источников теплоизлучений?

9 Каково назначение производственной вентиляции? Охарактеризовать основные виды вентиляции.

10 Охарактеризовать принципы расчета общеобменной вентиляции.

11 Охарактеризовать назначение, устройство и принцип расчета местной вентиляции.

12 В чем заключаются основные мероприятия по защите атмосферы?

В виде звука мы воспринимаем упругие колебания - волны, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде, если эти колебания лежат в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и колебания с частотой выше 20 кГц (ультразвук) не слышимы для уха человека.

Шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук, не несущий полезной информации. Шум на производстве снижает производительность труда, особенно при выполнении точных работ, маскирует опасность от движущихся механизмов, затрудняет разборчивость речи, приводит к профессиональной тугоухости, а при больших уровнях шума может привести к механическому повреждению органов слуха. Шум в бытовых условиях, особенно в ночное время, мешает нормальному отдыху.

Основные источники шума на производстве: кузнечно-прессовое и штамповочное оборудование, металлорежущие станки, вентиляционное оборудование. В бытовых условиях основным источником шума, проникающим в помещение извне, является шум транспортных средств и шум коммунального оборудования.

Физические характеристики шума:

1) Интенсивность шума - I, Вт/ м².

2) Звуковое давление - Р, Па.

3) Звуковая мощность - N, Вт.

4) Уровень - L. Это относительная величина, введенная для удобства оценки шума, т.к. абсолютные значения характеристик шума могут изменяться в очень широких пределах, а восприятие шума ухом человека подчиняется логарифмической зависимости (ухо реагирует на относительные изменения). Используют 3 величины: уровень интенсивности звука L_I, уровень звукового давления L_Р и уровень звуковой мощности L_N.

L_I = 10 lg I /I₀, L_Р = 20 lg P/ P₀, L_N = 10 lg N/N₀.

В этих формулах I, P, N – фактические значения, I₀ - интенсивность звука на пороге слышимости, равная 10 ^–12 Вт/ м², а значения P₀ и N₀ принимают такими (P₀ = 2*10^-5 Па, N₀ = 10^-12 Вт), чтобы для одного и того же звука выполнялось условие

L_I = L_Р = L_N.

Единица измерения уровней - децибел. Одному белу соответствует увеличение интенсивности звука на пороге слышимости в 10 раз. Установлено, что орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б (бел), т.е. на 1 дБ (децибел). Звуковые волны начинают вызывать болевые ощущения при значениях Ро = 200 Па или I₀ = 100 Вт/м², что соответствует уровню интенсивности звука (звукового давления) 140 дБ.

5) Частота колебаний, Гц. Оценка громкости звука человеком зависит не только от уровня интенсивности, но и от частоты колебаний, т.к. звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются как звуки разной громкости.

Для оценки субъективного восприятия человеком звуков разной частоты введены частотно-корректированные характеристики шумомеров А, В и С. Характеристика А позволяет дать интегральную оценку уровня шума, близкую к оценке этого шума человеком (осуществляется моделирование восприятия шума ухом человека - не выделяются отдельные частоты, низкие частоты срезаются, а более объективно замеряются высокие частоты). Результат записывается с указанием названия диапазона шумомера, например 50 дБА.

Шум может быть представлен в виде суммы гармонических колебаний. Разложение шума на гармонические составляющие (на отдельные тона) называется спектральным анализом. В зависимости от характера шума его спектр может быть дискретным (тональным), непрерывным (широкополосным) или смешанным. Звуковой диапазон частот делится на 3 области: низкочастотную (16 - 400 Гц), среднечастотную (400 - 1000 Гц) и высокочастотную (1000 - 20000 Гц). Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

При анализе шума спектр (диапазон звуковых частот) разбивается на октавные полосы, в которых верхняя частота в 2 раза больше нижней. Полоса характеризуется среднегеометрической частотой f с.г, Гц:

f _с.г = (f_в f_н )^1/2,

где fв, fн - верхняя и нижняя частоты полосы (октавы), Гц.

Приняты следующие среднегеометрические частоты: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. За эталонную частоту при нормировании уровня шума принята частота 1000 Гц.

6) Направленность источника шума. Источники шума часто излучают энергию неравномерно по всем направлениям, т.е. обладают определенной направленностью излучения. Это характеризуется фактором направленности Ф и показателем направленности G. Фактор направленности определяется отношением интенсивности, создаваемой направленным источником в данной точке, I к интенсивности I ср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны одинаково:

Ф = I / I ср G = 10 lg Ф.

По временным характеристикам шумы бывают: постоянные (уровень меняется не более чем на 5 дБА за 8-часовой рабочий день), непостоянные (прерывистые, импульсные, колеблющиеся во времени). По происхождению шум может быть: механический, аэродинамический, гидродинамический, электромагнитный.

Нормирование шумов в производственных помещениях осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности». При нормировании шума используют 2 метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в децибеллах по шкале А - дБА.

Первый метод является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в 8 октавных полосах. Совокупность 8 допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром (ПС). Причем с ростом частоты допустимые уровни уменьшаются. Вид предельного спектра для данного помещения определяется характером выполняемых работ. Номер предельного спектра численно равен допустимому уровню шума в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1 кГц. Например, ПС-80: при частоте 63 Гц - 99 дБ, при 125 Гц - 92 дБ, при 250 Гц - 86 дБ, при 500 Гц - 83 дБ, при 1000 Гц - 80 дБ, при 2000 Гц - 78 дБ, при 4000 Гц - 76 дБ, при 8000 Гц - 74 дБ.

Согласно ГОСТу рекомендуются следующие предельные спектры:

- постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях - ПС-80;

- помещения конструкторского бюро, расчетчиков, программистов, лабораторий для теоретических работ - ПС-45;

- помещения управления - ПС-55;

- кабины наблюдений и дистанционного управления - ПС-75;

- помещения и участки точной сборки - ПС-60;

-помещения для проведения экспериментальных работ - ПС-75.

Второй метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума в тех случаях, когда не известен спектр шума. Уровень шума, измеренный по шкале А шумомера, называется эквивалентным уровнем звука (дБА).

Эквивалентный уровень звука (L_дБА) связан с номером предельного спектра (№ПС) следующей зависимостью:

L_дБА = №ПС + 5.

Для тонального и импульсного шума допустимые уровни принимаются на 5 дБ меньше значений, приведенных в ГОСТах.

Шум в жилых помещениях нормируется ГОСТ 12.1.036-81ССБТ. «Допустимые уровни шума в жилых и общественных зданиях» на уровне 40 дБА днем и 30 дБА в ночное время.

Акустические расчеты выполняются на стадии проектирования рабочих мест, участков цехов. Исходные данные для расчетов: акустическая характеристика помещения, размещение оборудования на участке (план), шумовые характеристики производственного оборудования (уровень звуковой мощности). Задачей расчета является определение уровня звукового давления в расчетных точках, необходимого снижения шума и разработка мероприятий по снижению шума до допустимых величин.

При действии источника шума с уровнем звуковой мощности L_N уровень интенсивности шума L в расчетной точке определяется выражением

L = L_N + G - 10 lg(2 π r²) + ΔL,

где G - показатель направленности;

r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

ΔL – затухание звука, дБ, за счет преодоления различных препятствий, при отсутствии препятствий и небольших (до 50 м) расстояниях равно нулю.

При наличии нескольких источников шума интенсивности создаваемых ими звуковых волн складываются:

L = 10 lg (∑ 10 ^{0.1 Li}).

Если шум создается равными по интенсивности источниками, то

L = L_i + 10 lg n,

где n - число равношумовых источников шума;

L_i - уровень шума одного источника, дБ.

Для снижения шума применяют следующие методы:

1) строительно-планировочные мероприятия (размещение объектов на промышленных площадках, объединение шумных объектов в единый блок, выбор строительных материалов, озеленение);

2) санитарно-гигиенические мероприятия (удаление рабочих мест из шумных зон, перепланировка помещений, дополнительный отдых рабочих шумных производств);

3) уменьшение шума в самом источнике за счет изменения конструкции оборудования или технологии (увеличение жесткости конструкции, замена металла на пластмассы, замена зубчатых передач на фрикционные, замена ударной штамповки выдавливанием, изменение скоростей резания, введение смазки и т.д.);

4) применение экранов (звукопоглощающих, звукоизолирующих) и глушителей;

5) применение средств индивидуальной защиты (наушники, шлемы, вкладыши).

Величина снижения шума ∆L при звукопоглощении определяется следующим образом:

∆L = 10 lg (А₂ / A₁),

где A₁, А₂ - постоянные помещения до и после акустической обработки.

Эффективность изоляции шума оценивают по величине звукоизоляции R, дБ:

R = 10 lg (I _пад / I _пр),

где I _пр, I _пад- интенсивность прошедших и падающих звуковых волн.