Глава 11 защита от шума и вибрации

Возникающие при работе технологического и инженерного оборудования шум и вибрация могут оказывать вредное воздействие на организм человека, приборы, оборудование и строительные конструкции. На химических предприятиях уровни шума и вибрации могут возрастать вследствие использования крупногабаритного оборудования, мощных насосов, компрессоров, центрифуг, дробилок, вентиляторов.

Известно, что если шум и вибрации превышают допустимые значения, производительность труда снижается на 10-20 %. Шум и вибрация воздействуют на центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, кровяное давление, вызывают головокружение, онемение конечностей, заболевание суставов и сосудов. У рабочих шумных предприятий гипертония наблюдается на 50-60% чаще, чем на бесшумных предприятиях. По мнению специалистов, под влиянием интенсивного шума и вибрации у работающих появляется повышенная утомляемость и стрессовое состояние, что часто является причиной аварий и травматизма. Производственный шум и вибрация усиливают и ускоряют токсическое действие вредных химических веществ. Из-за негативного воздействия шума и вибрации, могут возникать профессиональные заболевания (профессиональная тугоухость, глухота, вибрационная болезнь). Эффективное лечение этих профессиональных заболеваний возможно только на ранних стадиях, причём восстановление нарушенных органов происходит крайне медленно.

Источниками вибраций в производственных помещениях в основном является технологическое оборудование, создающее динамические нагрузки. Вибрации распространяются по фундаментам и строительным конструкциям на значительные расстояния и могут вызвать необратимые деформации сжатия, растяжения, сдвига, изгиба, приводящие к снижению срока службы конструкций и зданий. Вредное действие вибраций выражается в преждевременном износе вращающихся частей оборудования, вследствие дисбаланса, в снижении точности и уменьшении срока службы контрольно-измерительных приборов, в нарушении механической прочности и герметичности аппаратов и коммуникаций, что может послужить причиной различных аварий. Всё это обуславливает необходимость разработки и осуществления комплекса инженерно-технических и организационных мероприятий по снижению шума и вибрации до величин установленных санитарными нормами.

Характеристика шума и вибрации. По физической природе шум и вибрация представляют собой колебания материальных частиц (твердого тела, жидкости, газа). Колебания любого твердого тела, жидкости или газа характеризуются частотой. Единицей измерения частоты - является герц (Гц).

По частоте все колебания делятся на три диапазона:

Инфразвуковые – до 20 Гц, ниже нижнего предела слуха; обычно его называют вибрацией;

Звуковые, воспринимающиеся органами слуха как звук – от 20 Гц до 20 кГц ;

Ультразвуковые – свыше 20 кГц, выше верхнего предела восприятия для человека с нормальным слухом.

11.1 Виды шумов и их оценка

Шум – это совокупность звуков различной частоты и интенсивности (силы), воспринимаемая как навязчивый и неприятный звук

Производственные шумы классифицируют по следующим признакам: по природе возникновения, по характеру спектра, по распределению уровней шума во времени, по частоте..

По природе возникновения производственные шумы делятся на ударный, механический и аэродинамический. Ударный шум возникает при штамповке, клёпке, ковке. Механический шум возникает при работе машин и механизмов (излучение звука происходит за счет вибрации). Аэродинамический шум сопровождает работу аппаратов, трубопроводов, турбин, воздуходувок, вентиляторов (излучение звука происходит при движении газа или жидкости за счёт пульсации). В химической промышленности наибольшее распространение имеют механический и аэродинамический шум.

По характеру спектра по ГОСТ 12.1.003 «Шум. Общие требования безопасности»: шумы бывают широкополостными и узкополостными. Практически шум редко состоит из одной частоты; как правило, это сочетание частот, которое может быть широкополостным (состоящим из широкого диапазона частот) и узкополостным или тональными (состоящим всего из нескольких частот). Частотный состав шума называется спектром.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава звуков является то, что слух реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение тона на определённую величину называемую октавой. Следовательно октава – это диапазон частот, в котором верхняя граница вдвое больше нижней. Весь слышимый диапазон частот разбит на 9 октав со среднегеометрическими частотами: 16, 31, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Гц. Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизированы ГОСТ 12.1.003 «Шум».

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и спектральный (частотный) состав входящих в него звуков.

Звуковая энергия, проходящая в единицу времени через единицу поверхности называется интенсивностью звука I и может быть выражена в ваттах на 1м². Интенсивность звука соответствующая порогу болевого ощущения, при частоте 1000Гц равна 10² Вт/м2, а порогу слышимости 10^-12 Вт/м², но для практических целей использование таких величин неудобно. Так как очень велик диапазон воспринимаемых на слух величин: от 10^-12 Вт/ м² до 10² Вт/м². К тому же увеличение звуковой энергии в 10 раз на слух ощущается как повышение громкости вдвое. Поэтому для измерения интенсивности звуков или шума используют логарифмическую шкалу – так называемую шкалу бел или децибел.

I₀ = 10^-12 Вт/м² (нижний предел), величина звуковой энергии, соответствующая порогу слышимости.

При распространении звуковой волны в воздушной среде в каждой точке звукового поля происходят попеременно деформации сжатия и разряжения. Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением - p. Звуковое давление выражается в паскалях (Па). Ухо человека воспринимает шум со звуковым давлением p = 210⁵ Па при частоте 1000 Гц – порог слышимости; p = 210² Па – порог болевого ощущения.

Р₀ - пороговое звуковое давление, равное 210^-5 Па.

По частоте шумы подразделяются на низкочастотные с преобладанием максимальных значений уровней звукового давления на частотах 20-350 Гц (шум вентилятора, гудение мотора); среднечастотные 500-1000 Гц (шум машин, станков и агрегатов неударного действия); высокочастотные выше - 800 Гц. К высокочастотным относятся шумы звенящие, шипящие, свистящие, характерные для агрегатов ударного действия, потоков воздуха и газов, агрегатов, действующих с большими скоростями. Наиболее неприятный для слуха человека шум с наибольшими уровнями звукового давления лежит в области частот 500-4000 Гц. Такой шум вызывает снижение слуховой чувствительности из-за утомления слуха.

По временным характеристикам ГОСТ 12.1.003 «Шум», шум подразделяется на: постоянный - уровень звука которого за 8- часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ и непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ .

Непостоянный шум следует подразделять на: колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени; прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется ( на 5 дБ и более) , причём длительность интервалов, в течении которых уровень остаётся постоянным , составляет 1 с. и более; импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с. Импульсный шум оказывает наиболее неблагоприятное воздействие на организм по сравнению с постоянным шумом.