И. Е. Гузев Проверил доцент

• Название: И. Е. Гузев Проверил доцент
• Дата: 18.05.2021
• Размер: 203.72 Kb.
• Имя файла: Ekologia_laba_2.docx
• Тип: Исследование; #206664

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра: «Прикладная экология»

«Исследование производственного шума и методы борьбы с ним»

отчёт по лабораторной работе №2

по дисциплине: «Экология».

Выполнил: ст. гр. БГБ-16-03

И.Е. Гузев

Проверил: доцент

А.Х. Сафаров

Уфа 2020

Цель работы: ознакомится с акустическим приборами и нормативными требованиями к производственным шумам, произвести измерение шума объекта; определить эффективность некоторых мероприятий по его уменьшению.
Теоретическая часть.

1). Источники возникновения акустического шума, ультра- и инфразвука.

Шумом называется бессистемное сочетание звуков различной интенсивности и частоты, оказывающих вредное действие на организм человека.

Акустические шумы возникают вследствие механических, гидродинамических и электрических явлений. Шум механического происхождения может быть вызван следующими факторами: соударение деталей в сочленениях в результате наличия зазоров; трение в соединениях деталей механизмов; ударные процессы; инерционные возмущающие силы, возникающие из-за движения деталей механизма с переменными ускорениями, и др. Гидродинамические шумы, возникают вследствие различных процессов в жидкостях: кавитации, турбулентности потока, гидравлических ударов. Электромагнитный шум возникает при эксплуатации электрического оборудования.

Неслышимые человеком механические колебания с частотами ниже звукового диапазона называют инфразвуковыми (область акустических колебаний с частотами, лежащими ниже полосы слышимых частот — 20 Гц), а с частотами выше звукового диапазона — ультразвуковыми (область акустических колебаний с частотой выше 20 кГц, не слышимых человеческим ухом).

Инфразвук создается различным оборудованием и возникает:

 при перемещении поверхностей больших размеров;

 наличии мощных турбулентных потоков жидкостей или газов;

 работе машины высокой единичной мощности при сравнительно низком рабочем числе оборотов, ходов или ударов;

 передвижении по местности, агрофону, дорогам, магистралям и т.п.;

 ударном возбуждении конструкций;

 вращательном и возвратно-поступательном движении больших масс с повторением циклов не менее 20 раз/с;

 наличии замкнутых объемов, возбуждаемых динамически (например, кабины наблюдения за технологическим процессом);

 работе крупногабаритных двигателей и рабочих органов машин (например, карьерные экскаваторы).

Источниками ультразвука являются все виды технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппараты промышленного, медицинского и бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше, а также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.
2). Физические характеристики ультразвука и инфразвука.

Нормируемыми характеристиками постоянного инфразвука являются:

 Уровни звукового давления Lр, в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, определяемые по формуле:



где р — среднеквадратическое значение звукового давления, Па;

ро — исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2*10^(-5) Па.

 Общий уровень звукового давления (при одночисловой оценке),

измеренный по шкале шумомера «линейная», в дБ Лин.

Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются

эквивалентные по энергии уровни звукового давления Lэкв, в дБ, в октавных

полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и

эквивалентный общий уровень звукового давления, в дБ Лин, определяемые по

формуле:



где Т — период наблюдения, ч;

ti — продолжительность действия шума с уровнем Li, ч;

n — общее число промежутков действия инфразвука;

Li — логарифмический уровень инфразвука в i-й промежуток времени, дБ.

Нормируемыми параметрами воздушного ультразвука являются уровни

звукового давления.

Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются

пиковые значения виброскорости или ее логарифмические уровни, определяемые по формуле:



где v — пиковое значение виброскорости, м/с;

v0 — опорное значение виброскорости, равное 5*10^(-8) м/с.
3) Классификация ультразвука и инфразвука.

Инфразвук, воздействующий на человека, подразделяется:

• 
  на по характеру спектра:
  

• 
  широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
  
• 
  тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие. Тональный характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ;
  
• 
  по временным характеристикам:
  
  • 
    постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;
    
  • 
    непостоянный инфразвук, уровень которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно».
    

Для унификации критериев и методов оценки условий труда СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения» установлена гигиеническая классификация ультразвука, воздействующего на человека.
Таблица 1 - Гигиеническая классификация ультразвука

Классифицируемый признак	Характеристика классифицируемого признака
1 Способ распространения ультразвуковых колебаний	Контактный способ — ультразвук распространяется при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, обрабатываемыми деталями, озвученными жидкостями и т.д. Воздушный способ — ультразвук распространяется по воздуху
2 Тип источников ультразвуковых колебаний	Ручные источники. Стационарные источники
3 Спектральная характеристика ультразвука	Низкочастотный ультразвук — 16...63кГц (указаны среднегеометрические частоты октавных полос). Среднечастотный ультразвук — 125...250 кГц. Высокочастотный ультразвук — 1,0...31,5 МГц.
4 Режим генерирования ультразвуковых колебаний	Постоянный ультразвук. Импульсный ультразвук
5 Способ излучения ультразвуковых колебаний	Источники ультразвука с магнитострикционным генератором. Источники ультразвука с пьезоэлектрическим генератором

4). Действие ультразвука и инфразвука на организм человека.

Инфразвуки воспринимаются человеком, главным образом, как физическая нагрузка: возникает утомление, головная боль, головокружение Инфразвук силой свыше 150 дБ совершенно непереносим человеком; при 180-190 дБ наступает смерть вследствие разрыва легочных альвеол.

Частота различных симптомов, наблюдающихся при кратковременном воздействии инфразвука высокого уровня (120-135 дБ), приведена в таблице 2.

Ультразвуковые волны могут вызывать в организме человека различные биологические эффекты, характер которых определяется:

• 
  характеристиками ультразвуковых колебаний:
  

• 
  интенсивностью;
  
• 
  частотой;
  
• 
  временными параметрами (постоянный, импульсный);
  

• 
  длительностью воздействия;
  
• 
  чувствительностью тканей человека.
  

Эффекты, вызываемые ультразвуком в организме человека, условно подразделяются:

• 
  на механические, вызываемые знакопеременным смещением среды;
  
• 
  физико-химические, связанные с ускорением процессов диффузии через мембраны, изменением скорости биологических реакций;
  
• 
  термические, проявляемые в результате выделения тепла при поглощении
  
• 
  тканями энергии ультразвуковых колебаний;
  
• 
  эффекты, связанные с возникновением в тканях ультразвуковой кавитации (от лат. cavitos — пустота).
  

Таблица 2 - Частота симптомов, наблюдающихся при кратковременном воздействии инфразвука высокого уровня (120...135дБ)

Симптомы	Частота
Головокружение	0,71
Тошнота	0,47
Усталость, слабость (в том числе резкая слабость)	0,71
Ощущение вибрации тела, внутренних органов	0,65
Чувство страха	0,41
Головная боль	0,61
Ощущение давления на барабанные перепонки, заложенность ушей	0,45
Сенестопатия (обманчивые, нереальные ощущения)	0,17
Вегетативные нарушения (бледность, потливость, сухость во рту, кожный зуд)	0,66
Психические нарушения (пространственная дезориентация, спутанность мыслей и др.)	0,67
Затруднение глотания	0,18
Нарушение зрения (затуманенность зрения)	0,30
Ощущение удушья	0,22
Модуляция речи	0,10
Нарушение дыхания	0,28
Ознобоподобный тремор	0,20

При воздействии на человека контактного ультразвука низкой интенсивности (до 1,5 Вт/см²) происходит ускорение обменных процессов в организме, легкий нагрев тканей, микромассаж. Морфологических изменений внутри клеток не происходит.

Ультразвук средней интенсивности (1,5...3,0 Вт/см²) за счет увеличения переменного звукового давления вызывает обратимые реакции угнетения, в частности нервной ткани.

Контактный ультразвук высокой интенсивности (3,0...10,0 Вт/см²) вызывает необратимые реакции угнетения, переходящие в процесс полного разрушения клеток.

Действие ультразвука на организм человека приводит к изменениям почти во всех тканях, органах и системах: центральной и периферической нервной системе, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, слуховом и вестибулярном анализаторах и др.
5). Приборы и методы контроля за шумом, ультра- и инфразвуком на производстве.

Измерение шума в производственных помещениях и на территории предприятий на рабочих местах (или в рабочих зонах) осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.050-86 (2001) «ССБТ. Методы измерения шума на рабочих местах».

В шумомерах звуковые колебания воспринимаются с помощью микрофона, назначение которого заключается в преобразовании переменного звукового давления в соответствующее ему переменное электрическое напряжение.

Измерение инфразвука производится на постоянных рабочих местах (у органов управления, у пультов, в кабинах и т.д.) или в рабочих зонах обслуживания при работе оборудования в характерном режиме, а также в общественных помещениях в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.583-96, в кабинах транспортных средств, транспортно-технологических машин, в помещениях административных зданий измерения проводятся при закрытых и открытых окнах. Микрофон располагают на высоте 1,5 м от пола и на удалении не менее 50 см от человека, проводящего измерения. При оценке воздействия инфразвука на работающего микрофон необходимо располагать на расстоянии 15 см от его уха.

Общие требования к измерению ультразвука на рабочих местах установлены в СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96.

В соответствии с этим нормативным документом измерения уровней воздушного ультразвука производятся на постоянных рабочих местах или в рабочей зоне при типичных условиях эксплуатации оборудования, характеризующегося наиболее высокой интенсивностью генерируемых ультразвуковых колебаний. При проведении измерений микрофон располагается на уровне головы и на расстоянии 5 см от уха человека, подвергающегося воздействию ультразвука, и на расстоянии 50 см от человека, проводящего измерения. Измерения проводятся не менее 3-х раз в каждой третьоктавной полосе для одной точки и затем вычисляется среднее значение.

Для измерения воздушного ультразвука применяется следующая аппаратура: шумомеры для измерений в диапазоне частот до 50000 Гц и до 100000 Гц; микрофоны и полосовые фильтры.

Измерение уровней контактного ультразвука (значения виброскорости) производится в зоне контакта рук или других частей тела человека с источником ультразвуковых колебаний с помощью измерительного тракта, состоящего:

• 
  из датчика, чувствительность которого позволяет регистрировать ультразвуковые колебания с уровнем колебательной скорости на поверхности не ниже 80 дБ;
  
• 
  лазерного интерферометра; усилителя;
  
• 
  схемы обработки сигналов, включающей фильтры низкой и высокой частоты;
  
• 
  милливольтметра ВЗ-40;
  
• 
  дифференцирующей цепочки и импульсного вольтметра Вч-12.
  

Оценить интенсивность генерируемого контактного ультразвука можно также с помощью универсальных промышленных ультразвуковых дефектоскопов.
6). Методы борьбы с шумом, ультра- и инфразвуком на производстве.

К средствам коллективной защиты от шума относятся:

1. 
   Уменьшение шума в источнике;
   
2. 
   Изменение направленности излучения шума;
   
3. 
   Рациональная планировка предприятий и цехов;
   
4. 
   Акустическая обработка помещений:
   
   1. 
      звукопоглощающие облицовки;
      
   2. 
      штучные поглотители.
      

5 Уменьшение шума на пути его распространения от источника к рабочему месту:

1. 
   звукоизоляцией;
   
2. 
   глушителями.
   

К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком относятся:

• 
  Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в отдельные помещения.
  
• 
  Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим процессом.
  
• 
  Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума излучения в область слышимых частот.
  
• 
  Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты волны.
  
• 
  Устранение низкочастотных вибраций.
  
• 
  Повышение жесткости конструкций больших размеров.
  
• 
  Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний в область более высоких частот.
  
• 
  Использование средств защиты органа слуха и головы от инфразвука — противошумов, наушников, гермошлемов и т.д. (заглушающая способность которых на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких типов средств индивидуальной защиты, например, противошумные наушники и вкладыши.
  
• 
  Применение рационального режима труда и отдыха — введение 20минутных перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями, превышающими нормативные.
  

Защита человека от действия воздушного ультразвука обеспечивается выполнением следующих мероприятий:

• 
  Использование в ультразвуковых источниках генераторов с рабочими частотами не ниже 22 кГц для исключения действия выраженного высокочастотного шума на работающих.
  
• 
  Оборудование звукоизолирующими кожухами и экранами (в том числе прозрачными) стационарных ультразвуковых источников, генерирующих уровни звукового давления, превышающие нормативные значения. Звукоизолирующие кожухи изготавливают, как правило, из листовой стали или дюралюминия (толщиной 1 мм) с обклейкой резиной или рубероидом, а также из трех слоев резины общей толщиной 3...5 мм.
  
• 
  Размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях, выгородках или звукоизолирующих кабинах.
  
• 
  Применение противошумов, если перечисленные выше мероприятия не позволяют получить необходимый эффект.
  

Ограничение неблагоприятного влияния ультразвука на персонал при контактном облучении достигается:

• 
  Исключением непосредственного контакта человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.
  
• 
  Созданием автоматизированного ультразвукового оборудования.
  
• 
  Применением дистанционного управления источниками ультразвука.
  
• 
  Установлением автоблокировки, т.е. автоматического отключения источника ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и др.).
  
• 
  Установлением при систематической работе с источниками ультразвука (в течение более 50% рабочего времени) двух регламентированных перерывов — десятиминутный перерыв за 1-1,5 ч и 15-минутный перерыв через 1,5-2 ч после обеденного перерыва для проведения профилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации и т. п.
  
• 
  Применением для защиты рук нарукавников, рукавиц или перчаток (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).
  

Применяемые приборы и оборудование

Общий вид установки показан на рисунке 1. Камера 5 с откидной крышкой размером порядка 1,2х0,6х0,6м имитирует производственное лабораторное помещение, в котором имеется источник шума, 7—центробежный вентилятор (могут быть использованы и другие источники шума), включаемый в сеть через трансформатор 6. Для измерения шума в камере установлен микрофон 8, соединенный кабелем с шумомером 1.

Звукоизолирующий кожух 3 выполнен из фанеры толщиной 3—4 мм (G=2—4 кг/м²) с внутренней звукопоглощающей облицовкой — поролоном толщиной 20 мм. Кожух снабжен вентиляционными устройствами 4 с глушителями. Звукопоглощающая облицовка 2 из минераловатных плит выполнена в виде щитов, которые устанавливаются по стенкам и потолку камеры 5.



Рисунок 1 – Общий вид установки для определения эффективности мер борьбы с шумом
Порядок проведения эксперимента

1 Измерение спектра шума вентилятора в камере без средств шумоглушения

1.1Включили вентилятор через трансформатор в сеть и установили нужноенапряжение, поворачивая ручку трансформатора вправо. Крышка камеры должна быть закрыта.

1.2Включили шумомер и измерили уровни звукового давления во всехвосьми полосах частот, начиная с первой, последовательно переключая ручку фильтров. Занесли полученные данные L (дБ) в таблице 1.

Отсчет показаний шумомера L (дБ) производится суммированием показания светящегося индикатора и показания стрелки по шкале децибел.

1.3На рисунке 1 по данным измерений построили спектршума.

1.4По окончании измерений выключили питание шумомера и вентилятора.

2 Определение эффективности установки звукопоглощающей облицовки

2.1Открыли крышку камеры и, не меняя положение микрофона ивентилятора, аккуратно установили щиты с облицовкой по стенам и потолку камеры и закрыли крышку. Включили вентилятор и приборы, провели измерения шума и его анализ так же, как это делалось в предыдущем случае. Полученные данные занесли в гр. 1 таблицы 2. После окончания этих измерений выключили приборы и вентилятор и вынули облицовку из камеры.

2.2Построили на рисунке 1 спектр шума вентилятора в камере созвукопоглощающей облицовкой.

2.3По результатам измерений шума вентилятора в камере без облицовки и с облицовкой (табл. 1 и 2) определили экспериментальную эффективность установки звукопоглощающей облицовки, которая равна разности этих показаний (L - L_обл, дБ). Занесли в гр. 2 таблицы 2 полученные значения, а на рисунке 2 построить экспериментальную кривую эффективности установки облицовки.

2.4Определили расчетные значенияΔL_облпо формуле



где α₂– коэффициент звукопоглощения облицовки; S_обл – площадь поверхности помещения с облицовкой, м²; α₁ – коэффициент звукопоглощения поверхностей необлицованных стен, потолка и пола помещения; S – площадь этих поверхностей, м².

На рисунке 3 построили расчетную кривую эффективности установки облицовки ΔL_обл, взяв необходимые величины из таблицы 2.

Результаты измерений

Таблица 1 - Результаты измерений спектра шума вентиляторов в камере без средств шумоглушения

Параметр	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
L, дБ	68	71	72	71	74	73	77	78

Таблица 2 - Результаты измерений шума вентилятора в камере без облицовки и с облицовкой

Параметр	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lобл, дБ	61	63	63	65	67	65	70	72
L - Lобл, дБ	7	8	9	6	7	8	7	6
ΔLобл, дБ	0.444	1.871	1.871	6.264	7.249	7.249	7.249	7.249
α2	0.12	0.2	0.2	0.7	0.9	0.9	0.9	0.9

S =2,6 м², S_обл = 1,4 м²; а₁ ≈0,1.



Для остальных частот расчёты производим аналогично.



Рисунок 1 – Результаты измерений шума вентилятора в камере без облицовки и с облицовкой



Рисунок 2 – Экспериментальная кривая эффективности установки звукопоглощающей облицовки



Рисунок 3 - Расчётная кривая эффективности установки облицовки
Вывод

Благодаря установке звукопоглощающей облицовки можно говорить о снижении спектра шума, что наглядно наблюдается на рисунке 1. При этом, экспериментальная эффективность установки облицовки колеблется в диапазоне 6…9 дБ. Расчётные же значения несколько отличаются от экспериментальных, особенно при малых частотах, что говорит о погрешности приборов.