25 Производственный шум. Общие сведения о шуме, источники шума. Действие шума на организм человека

Производственный шум — это совокупность различных шумов, возникающих в процессе производства и неблагоприятно воздействующих на организм.

К физическим характеристикам шума относятся - скорость распространения; частота; мощность; давление звука (звуковое давление); громкость.

Скорость распространения звука. Скорость звука в воздухе - примерно 330 м/с, в жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Частота шума. Основной параметр шума - его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты - 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду. Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука какой-либо установки - это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах - децибелах (дБ). Уровень мощности звука в дБ - функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W₀, равному 10 - 12Вт.

Уровень мощности рассчитывается по формуле: L_w = 10lg(W/W₀)

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука (L_p) - это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ и измеряется по формуле: L_p = P/P₀

Здесь P - давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P₀ = 2 мкПа - контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д

Громкость шума. Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц.

Ударный шум возникает при штамповке, клепке, ковке и т.д.

Механический шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, при трении и биении узлов и деталей машин и механизмов, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом (дробилки, мельницы, электродвигатели, компрессоры, насосы, центрифуги и др.).

Аэродинамический шум возникает в аппаратах и трубопроводах при больших скоростях движения воздуха или газа и при резких изменениях направления их движения и давления, или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах.

Гидродинамический шум возникает вследствие процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т.д.).

Шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и т. д.) под влиянием переменных магнитных полей.

Шум, даже когда он невелик (при уровне 50--60 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

Уровень шума в 20–30 децибел (дБ) практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Для громких звуков допустимая граница составляет примерно 80 дБ. Звук в 130 дБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 130 – становится для него непереносимым.

На некоторых производствах отрицательное влияние на здоровье и работоспособность оказывает воздействие длительного и очень интенсивного шума (80–100 дБ). Производственный шум утомляет, раздражает, мешает сосредоточиться, отрицательно действует не только на орган слуха, но и на зрение, внимание, память.

Шум достаточной эффективности и длительности может привести к снижению слуховой чувствительности, могут развиваться тугоухость и глухота.

Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха постепенно происходят необратимые изменения.

При высоких уровнях шума понижение слуховой чувствительности наступает уже через 1–2 года работы, при средних уровнях оно обнаруживается гораздо позднее, через 5–10 лет.

поврежденными, что атрофируются, гибнут, не восстанавливаются.

Шум оказывает вредное воздействие на центральную нервную систему, вызывая переутомление и истощение клеток коры головного мозга.

Возникает бессонница, развивается утомление, снижается работоспособность и производительность труда.

26 Классификация шума. Показатели, характеризующие шум. Нормирование и измерение уровней силы шума. Приборы для измерения шума. Единицы шума

Классификация шума:

- по спектру

- стационарные 

- нестационарные.

- по характеру спектра

• широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

• тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее, чем на 10 дБ.

- по частоте (Гц)

• низкочастотный (<400 Гц)

• среднечастотный (400-1000 Гц)

• высокочастотный (>1000 Гц)

по временны́м характеристикам

• постоянный;

• непостоянный, который в свою очередь делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.

по природе возникновения

• Механический

• Аэродинамический

• Гидравлический

• Электромагнитный

Звуковые  волны  характеризуются  длиной  волны,   частотой,   скоростью распространения волн, интенсивностью, звуковым давленом и рядом других параметров.

К звуковым волнам относятся упругие волны тех частот, которые лежат в пределах слышимости человеческого уха, то есть примерно от 16 до 20000 Гц. Упругие волны с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, а выше 20000 Гц — ультразвуком. Ухо наиболее чувствительно на частотах от 1000 до 4000 Гц. Инфразвуки и ультразвуки не сопровождаются слуховым ощущением.

Интенсивность звука (I,Вт/см²) измеряется количеством энергии, переносимой звуковой волной за 1с через площадку в 1см , перпендикулярную направлению движения волны (1 Вт/см² — 10⁷ Эрг/см²).

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (Р):

,Па

где   Р — звуковое давление Па:,

F — нормальная сила, с которой звуковая волна действует на поверхность, Н;

S — площадь поверхности, на которую падает звуковая волна м². Звуковое давление, воспринимаемое ухом изменяется  пропорционально изменению интенсивности звука. Но в то время как интенсивность звука изменяется в n раз, звуковое давление изменяется   раз.

Максимальные и минимальные значения звуковых давлений и интенсивностей, воспринимаемые человеком как звук, называется пороговыми.

Звуки малой интенсивности еле слышимые, называются порогом слышимости. Порогу слышимости на частоте 1000 Гц соответствует интенсивность I_o = 10^-12 Вт / м² и звуковое давление Р_о =2* 10^-5 Па.

Максимальные значения ( порог болевого ощущения ) соответствуют звукам, которые вызывают болевые ощущения в органах слухи. Энергия звука на грани болевого ощущения в 10¹⁴ раз превышают энергию едва слышимого (порога слышимости) звука той же частоты. Такой огромный диапазон силы звука ( от порога слышимости к болевому порогу ) доступен благодаря способности человеческого уха реагировать нс на абсолютный прирост силы звука , а на относительное изменение этой величины. Эта физиологическая особенность обобщена законом Берта — Фехнера:

, дБ

или

, дБ

где      L — уровень силы (интенсивности звука), дБ (децибел)

I — интенсивность слышимого звука, Вт/м²

I₀ — интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м²

Р — звуковое давление слышимого звука, Па

P₀ — звуковое давление на пороге слышимости, Па (равно 2*10^-5 Па).

Уровень силы (интенсивности) звука — это логарифм отношений величин интенсивности отношений величин звука или звукового давления слышимого звука к значениям, соответствующим порогу слышимости при эталонной частоте в 1000 Гц.

Слышимый диапазон частот (20 Гц — 20 КГц) разбит на 8 стандартизованных октановых полос.

Каждая октановая полоса характеризуется среднегеометрической частотой f_cp

где      f₁ — нижняя граница октановой полосы

f₂ — верхняя граница октановой полосы

Стандартный среднегеометрический ряд частот: f_cp = 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Зависимость логарифмического уровня звукового давления (интенсивностью) от частоты представляет собой спектр шума.

При ориентировочной оценке за характеристику постоянного шума допускается использовать общий уровень шума допускается использовать общий уровень звука дБА, измеряемый по шкале А шумомера

где Pa - среднеквадратическое значение звукового давления с учетом коррекции А шумомера.

Характеристикой непостоянного шума является интегральный  по времени критерий — эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Определяется он в соответствии с формулой

где Т — время осреднения.

Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу

Па²*час

Доза учитывает акустическую энергию воздействия на  человека  за определенный период времени. Относительная доза D_отн определяется зависимостью

где 

здесь Р_а — допустимый уровень звука, Т_рд — время рабочей смены.

Соотношение между эквивалентным уровнем звука и относительной дозой шума (при допустимом уровне звука 85 дБА) в зависимости от времени действия шума приведено в таблице:

Относительная доза, %

Эквивалентные уровни звука, дБа

Время действия

8ч

4ч

2ч

1ч

30 мин

15 мин

7 мин

3.2

70

73

76

79

82

85

88

100

85

88

91

94

97

100

103

3200

100

103

106

109

112

115

118

При нормировании шумовых характеристик рабочих мест, как правило, регламентируют общий шум на рабочем месте независимо от числа источников шума в помещениях и характеристик каждого в отдельности. В условиях производства в большинстве случаев технически трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных (комфортных), а из терпимых условий, т.е. таких, когда вредное действие шума на человека не проявляется или проявляется незначительно. Допустимые шумовые характеристики рабочих мест в на-шей стране регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" и СН 9-86 РБ 98 "Шум на рабочих местах. Предельно допустимые уровни". При постоянном шуме на рабочем месте нормируется уровень звукового давления (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц при непрерывном действии шума не менее 4 ч за рабочую смену. Для ориентировочной оценки шумовой характеристики рабочих мест (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимых мер для шумопоглощения и др.) допускается за шумовую характеристику рабочего места при постоянном шуме принимать уровень звука в дБ, измеряемый по шкале А шумомера (уровень звука дБА). Нормируемыми параметрами непостоянного шума на рабочих местах являются эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА и максимальный уровень звука. ПДУ должны приниматься для тонального и импульсного шума, а также для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции или воздушного отопления на 5 дБ меньше значений, указанных в нормах. Максимальный уровень звука для колеблющегося и прерывистого шума не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума – 125 дБА. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнем звука или уровнем звукового давления в любой октавной полосе свыше 135 дБА (дБ).  Для измерения и анализа шума применяют шумомеры, частотные анализаторы, самописцы, осциллографы и другие приборы. В большинстве случаев при измерениях шума можно ограничиться шумомером и частотным анализатором (полосным фильтром). Шумомеры измеряют уровень звукового давления, а в комплекте с частотным анализатором определяют и частотный состав (спектр) шума, т.е. распределение звуковой энергии по октавным полосам. Принцип действия шумомера основан на преобразовании звуковых колебаний, воспринимаемых микрофоном, в электрическое переменное напряжение, величина которого пропорциональна уровню звукового давления. Напряжение усиливается, выпрямляется и измеряется индикаторным прибором, шкала которого проградуирована в дБ. Основные требования к этим приборам регламентированы ГОСТ 17187-81 "Шумомеры". Уровень шума измеряется на уровне уха работающего при включении не менее 2/3 технологического оборудования. Для измерения шума используют приборы ВШВ-003 (измеритель шума и вибрации), ШВК-И шумо-виброизмерительный комплекс (ШВК-1 в искробезопасном исполнении) с октавными фильтрами ФЭ-2 и акустические комплекты фирм Роботрон (ГДР) и Брюль и Кьер (Дания). Для измерения только уровня звука без частотного анализа используют шумомеры Шум-1М, ШМ-1.

27 Определение уровней силы шума расчетным путем: для одного источника, n-одинаковых источников, n- с разными уровнями силы шума. Сложение 2-х уровней шума алгебраическим способом. Способы защиты от шума

Определение уровней силы шума расчетным путем: для одного источника, n-одинаковых источников, n- с разными уровнями силы шума. Не нашел

Сложение уровней шума 

Если уровни шума двух или более источников были измерены отдельно, а вы хотите получить уровень суммарного давления источников, необходимо просуммировать уровни шума обоих источников. Однако, по причине того, что дБ является логарифмической величиной, обычная операция сложения не будет корректной.  Один из способов суммирования дБ заключается в преобразовании субъективных значений дБ в линейные с последующим их суммированием и обратным преобразованием в дБ с использованием следующего уравнения:  L_{pрезульт}. = 10 х log (10 ^L_p1^/10 + 10 ^L_p2^/10  + 10 ^L_p3^/10  + ... + 10 ^L_pn^/10 ) 

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих допустимые. 

Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе  строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.  

В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути  его распространения от источника до защищаемого объекта.

Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения, аэродинамического и гидродинамического происхождения,электромагнитного   происхождения. 

Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и  организационно - технические и включают в себя:  

- изменение направленности излучения шума;

- рациональную планировку предприятий и производственных помещений;

- акустическую обработку помещений;

- применение звукоизоляции.    

К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий.  По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий. 

Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны  порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения. 

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается.  

Принцип действия СИЗ – защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека – ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и  нервной системы от действия чрезмерного раздражителя. 

Наиболее эффективны СИЗ, как правило, в области высоких частот. 

СИЗ включают в себя противошумные вкладыши (беруши), наушники, шлемы и каски, специальные костюмы.