++3. Исследование шума в производственных помещениях. Исследование производственного шума
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Тема: «Исследование производственного шума» Цель работы: закрепить методику измерения шума и оценки полученных результатов. Содержание и порядок выполнения работы Ознакомиться с влиянием шума на организм человека, его параметрами и нормированием, а также, с методами и средствами снижения вредного воздействия шума на организм человека. Изучить порядок пользования шумомером ВШВ-003-М2. Провести измерения уровня шума в аудитории (от различных источников и общий уровень), результаты занести в таблицу. Согласно полученным результатам оцените уровень шумов в соответствии с нормативными документами. Влияние шума на организм человека. Общие сведения Шум – беспорядочное сочетание звуков различной частоты и силы. Источниками шума в сельскохозяйственном производстве являются тракторы, автомобили, сельскохозяйственные машины, оборудование животноводческих ферм, машины и механизмы, использованные в строительстве и т.д. В современном офисе больше всего шума создает компьютер (охлаждающий вентилятор, работающий принтер, копировальный аппарат). Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека. Кроме непосредственного воздействия на орган слуха, шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы высшей нервной деятельности. Продолжительный шум вызывает у человека головную боль, головокружение, а также может привести к заболеванию нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению функций желудочно-кишечного тракта и обменных процессов в организме, изменениям в органах зрения и вестибулярном аппарате, повышению внутричерепного давления. В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего человека происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев. В связи с этим необходимо производить нормирование и снижение уровня шума до допустимых норм. При гигиенической оценке под термином «шум» понимают всякого рода звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на человека. Как физическое явление шум – это волновое колебание упругой среды. Как физиологическое явление он определяется ощущением воспринимаемым органом слуха при воздействии звуковых волн в диапазоне частот 16-20000 Гц. Вредность воздействия шума определяется его уровнем, частотным составом и продолжительностью действия. Нормы допустимого шума на рабочих местах регламентируются: требованием ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности»; ГОСТ 12.1.036-81 ССБТ «Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях»: Санитарные нормы СН 9-86 РБ 98 «Шум на рабочих местах, предельно допустимые уровни». А методы измерения шума – ГОСТ 12.1.050-86 ССБТ «Методы измерения шума на рабочих местах». При нормировании шума используют два метода нормирования: по предельному спектру, дБ, и по уровню звука в дБА. Первый метод является основным для постоянных шумов, уровень звуков которых в течение рабочей смены изменяются во времени не более чем на 5 дБ. При этом нормируются уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Совокупность допустимых уровней звукового давления называют предельным спектром (ПС). Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера, которая имитирует кривую чувствительности уха человека и называемого уровнем звука в дБА, используется для ориентировочной оценки шума. Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА на рабочих местах приведены в приложении 1. Соотношение между эквивалентными уровнями и относительной дозой шума для постоянных рабочих мест производственных помещений, а также для водителей тракторов и сельскохозяйственных машин (при допустимом уровне звука 80 дБА) приведено в приложении 2. Отклонение результатирующего давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного называется звуковым давлением. Интенсивностью звука называется количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за 1 с через площадку в 1 м2, перпендикулярную распространению звука. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением Р (Па), скоростью распространения звука С (м/с), интенсивностью I (Вт/м2). Эти величины связаны между собой соотношением І=P2/(ρc), где с – скорость распространения звука (для воздуха при t=20 0С и нормальном атмосферном давлении равна 334 м/с; в резине – 150; в пробке – 500; в воде – 1500; в дереве – 3500; в железобетоне – 4500; в стали – 5000; в стекле – 5200 м/с); ρ – плотность среды, кг/м3 (для воздуха ρ=1,2 кг/м3). Например, если при измерении звукового давления получено, что р=10,16 Па, то интенсивность звука соответственно будет равна І=10,162/1,2·334=0,25 Вт/м2. Воспринимаемые человеком максимальные и минимальные значения давления и интенсивности звука при частоте 1000 Гц называются пороговыми. Порогу слышимости, т.е. едва ощутимому звуку соответствует звуковое давление Р0=2·10-5 Па и интенсивности І0=10-12 Вт/м2. Порогу, вызывающему в органах слуха болевое ощущение, соответствует давление Р1=2·102 Па и интенсивности І=10 Вт/м2. Известно, что человеком воспринимается не абсолютное, а относительное изменение интенсивности звука, как некоторый прирост ощущения силы звука (шума). Например, изменение интенсивности звука от 1 до 2 Вт/м2 воспринимается таким же образом, как изменение интенсивности от 10 до 20 Вт/м2 и т.д. В связи с этим прирост ощущения силы звука представляется возможным определить, как десятичный логарифм отношения двух различных интенсивностей. За единицу измерения уровня интенсивности звука принят один бел (Б). Бел – это десятичный логарифм отношения интенсивности звука І к пороговой интенсивности І0. При І/І0=10 уровень звука равен 1 Б, при І/І0=100 уровень І=2 Б, при І/І0=1000 – І=3 Б и т.д. (lg1000=3). Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, меняются в широких пределах: по давлению в 108 раз, по интенсивности – в 1016 раз. Кроме того, ухо человека четко различает изменение уровня звука на 0,1 Б. Поэтому в практике акустических измерений и расчетов пользуются величиной 0,1 Б, которая называется децибелом (дБ). Следовательно, для определения уровня интенсивности звука используется зависимость L=10 lg І/І0, (1), Так как I=ρ2/( ρс), то уровень звукового давления (дБ) вычисляют по формуле L=20 lgР/Р0, (2), Величина уровня интенсивности звука применяется для акустических расчетов, а уровня звукового давления – для измерения шума в октавных полосах и оценки его воздействия на человека. При нормальных атмосферных условиях уровни давления и интенсивности равны. Уменьшение шума оценивается в децибелах и выражается зависимостью  , (3).Например, если шум двигателя внутреннего сгорания снизить по интенсивности в 100 раз, то уровень интенсивности будет уменьшен на 20 дБ, т.е. L1-L2=10 lg100=20 дБ От одинаковых источников в равноудаленной от них точке уровень шума определяют по формуле: Lобщ=L+10 lgn, (4), где Lобщ – общий уровень шума, дБ; L - уровень шума одного источника, дБ; n – количество источников; 10 lgn – «добавка» в зависимости от числа источников шума приведена в таблице 1. Таблица 1 – Зависимость величины 10 lgn (добавки) от числа источников шума
Например, если каждый из двух равноудаленных станков создает шум в 75 дБ, то суммарный уровень шума будет равен 78 дБ, так как «добавка» 10 lgn для n=2, взятая из таблицы 1, равна 3 дБ. Если уровни шума от источников различны, суммарный уровень шума определяют по формуле:  , дБ (5)где L1, Li…Ln – уровень шума отдельных источников, дБ. Пример вычислений по формуле (5) приведен в конце методических указаний. Для упрощенных расчетов можно использовать другую формулу Lобщ=Lmax+∆L, дБА (6), где Lmax – уровень шума источника большого шума дБА; ∆L – добавка, зависящая от разности уровней двух источников (выбирается из таблицы 2). Таблица 2 – Определение добавок ∆L при суммированных двух разных источников шума, дБА.
При наличии нескольких источников шума, суммирование производится последовательно, т.е. определяется: вначале разность уровней шума двух наиболее интенсивных источников; определяют добавку к более высокому уровню в соответствии с таблица 2; прибавляют добавку к более высокому уровню; аналогичные действия производят с полученной суммой и третьим уравнением источника шума и т.д. Пример расчетов – в конце методических указаний. Определение уровней шума в зависимости от расстояния до источника шума производится по формуле: L =L1 – 20 lg·r, (7) где L – искомый уровень шума, дБ; L1 – уровень шума на расстоянии 1 м от измеряемого источника шума; r – расстояние между микрофоном и источником шума, м. Например, уровень шума на расстоянии 1 м от источника до микрофона равен 78 дБ, то при уменьшении этого расстояния до 0,25 м уровень шума увеличится на 12 дБ, при увеличении его до 2 м уровень шума уменьшается на 6 дБ, а при увеличении до 5 м уровень шума уменьшится на 13,8 дБ. L5м=L1-20 lg5=78-(20·0,69)=64,2 дБ При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочего места следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека на рабочих местах, до значений, не превышающих допустимые. Основными из них являются: устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике при разработке технологических процессов и проектирования оборудования; изоляция источника шума от окружающей среды средствами звуко- и виброзащиты, звуко- и вибропоглощения; уменьшение плотности звуковой энергии помещений, отраженной от стен и перекрытий; рациональная планировка помещений; применения средств индивидуальной защиты от шума; рационализация режима труда в условиях шума; профилактические мероприятия медицинского характера. При этом учитывают на ГОСТ 12.1.029 ССБТ «Средства и методы защиты от шума. Классификация», применяют индивидуальные средства защиты по ГОСТ 12.4.051 ССБТ «Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические требования и методы испытаний». Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026 ССБТ «Цвета сигнальные и знаки безопасности». Работающих в этих зонах администрация обязана снабжать индивидуальными средствами защиты. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе. Контроль нормируемых параметров шума на рабочих местах должен проводиться не реже одного раза в год. Назначение и устройство измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М2 Для измерения и анализа шума и вибрации используют шумомеры, анализаторы, самописчие магнитофоны и осцилографы различных конструкций. Наиболее распространенными типами шумомеров являются Ш-3М, ИШВ-1, ВШВ-003М2 и анализаторы шума – СП-1, АШ-2М. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2 (рисунок 8.1) представляет собой комбинированный прибор, предназначенный для измерения интенсивности шума, звукового давления, вибрации и анализа спектра. Он позволяет измерять шум от 30 до 140 дБ относительно порогового значения 20 мкПа (2·10-5 Па) в диапазоне частот 2…18000 Гц, виброскорости в пределах от 7 до 140 дБ относительно порогового значения 5·10-8 м/с в диапазоне частот от 1 до 12600 Гц.  1 – переключатель «РОД РАБОТЫ»; 2 – «ДЛТ-1» и «ДЛТ-2»; 3 – «ФЛТ»; 4 – «ФЛТ Hz»; 5 – индикатор; 6 – кнопка «а», «v»; 7 – кнопка «10 кHz», «4кHz»; 8 – кнопка «СВ», «ДИФ»; 9 – лампочка-индикатор «ПРГ»; 10 – выход с калибровочного гнезда; 11 – гнездо подсоединения микрофона Рисунок 8.1 – Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2 На лицевую панель прибора выведены следующие органы управления, регулирования и индексации: переключатель «РОД РАБОТЫ» с положениями: «0» – для выключения прибора; «┤├» - для контроля питания прибора; «∆» - для включения прибора в режим калибровки; «F», «S», «10S» – для включения прибора в режим измерения по времени («F» - быстро, «S» - медленно, «10S» - 10 с). переключатели пределов измерения «ДЛТ 1», «ДЛТ 2», из них первый градуирован от 20 до 80 дБ, второй – от 0 до 50, и единичные индикаторы 20, 30, 40…130 дБ, 3·103; 0,01…103m·S2. 0,03, 0,1, 0,3 …104mmS-1 – предназначены для выбора предела измерения уровня шума (звука), звукового давления, виброскорости и виброускорения соответственно. Переключатель рода измерения «ФЛТ» с положениями: «ЛИН» – для измерения вибрации, уровня звукового давления, для включения фильтра низкой частоты ФНЧ 20 кГц, ограничивающего частотный диапазон при измерении уровня звукового давления по характеристике ЛИН. Корректирующие фильтры «А», «В», «С». Фильтры «А» и «В» делают прибор условно соответствующим особенностям слуха среднего человека: характеристика «А» – для кривой, соответствующей громкости 40 фон, или при измерении громкости шума от 25 до 55 дБ; характеристика «В» – для кривой, соответствующей громкости 70 фон или от 55 до 85 дБ. При громкости шума 85 фон или 85 дБ и выше используют характеристику «С». При положениях переключателя на отметках «А» и «В» измеряют, как теперь принято говорить «уровень звука» (без упоминания о громкости, интенсивности или звуковом давлении), а в качестве единицы измерения вместо фон принимают децибелы, указывая шкалу дБА «ОКТ», «1/3 ОКТ» – для включения прибора в режим частотного анализа в октавных или третьоктавных полосах; «1 Нz», «10 Нz» - для включения ФНЧ 1:10 Гц, ограничивающих частотный диапазон при измерении вибрации. переключатель октавных полос «ФЛТ Нz» с положениями: 1; 1,25; 1,6…10 и кнопками множителей «х1», «х10» «х2000» – для включения одного из октавных или третьоктавных фильтров со среднегеометрическими частотами 1 Гц…16 кГц; 2 Гц…16 кГц соответственно. стрельчатый индикатор – для отсчета измеряемой величины дБ и контроля напряжения питания; кнопка «α», «V» – для включения прибора в режим измерения виброскорости; кнопка «10 кНz», «4 кНz» – для включения ФНЧ 10 кГц или 4 кГц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости; кнопка «СВ», «ДИФ» – для измерений в режиме свободного или диффузионного поля; лампочка –индикатор «ПРГ» – для индикации перегрузки измерительного тракта прибора. Гнезда: «50 mv» – выход с калибровочного генератора; «→○» – для подсоединения микрофона предусилителя ВПМ-101. На правой стороне прибора размещены: «○→» – выход переменного напряжения для подключения к прибору осцилографа и других измерительных или регулирующих приборов; «│» – корпус прибора, гнездо для заземления и зануления. На задней стенке прибора размещен отсек для батарей или блок питания от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Измерение шума основано на принципе преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные или электрические сигналы. В качестве датчиков в акустических трактах применяют электродинамические или конденсаторные микрофоны. В шумомере ВШВ-003-М2 используется конденсаторный микрофон с капсулем (рисунок 8.2).  1 – корпус; 2 – мембрана; 3 – неподвижный электрод; 4 – изолятор; 5 – отверстие для уравнения статического давления под мембраной Рисунок 8.2. Упрощенная конструкция капсуля Таким образом, механические колебания мембраны преобразуются в переменное напряжение, пропорциональное воздействующему на капсуль звуковому давлению. Порядок работы с прибором ВШВ-003-М2 Настройка прибора производится студентом совместно с преподавателем. При подготовке прибора к измерению необходимо: Проверить питание прибора, установив переключатели «Род работы» в положение «┤├». Переключатели пределов измерения «ДЛТ-1» и «ДЛТ-2» поставить на самый высокий уровень; «ДЛТ-1» установить на отметку 80 дБ, а для «ДЛТ-2» соответственно на отметку 50 дБ. Зафиксировать показания стрельчатого индикатора, оно должно быть в пределах сектора, указанного на шкале индикатора. При измерении шума (уровня звука или звукового давления) необходимо переключатель «РОД РАБОТЫ» поставить в положение F (быстро). Переключатели пределов измерения должны быть в положении «ДЛТ-1» - 80, «ДЛТ-2» – 50. Переключатель рода измерений «ФЛТ» в положение «А», «В», «С» или «ЛИН». Все кнопки отжаты. При этом светится индикатор 130 дБ. Микрофон необходимо подключить к разъему «Вход». Микрофон следует располагать на высоте 1,5 м над уровнем пола или рабочей площадки (если работа выполняется стоя) или на высоте уха человека, подвергающегося воздействию шума (если работа выполняется сидя). Микрофон должен быть ориентирован в направлении максимального уровня шума и удален не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерение. Если при измерении стрелка прибора индикатора находится в левой части шкалы, то она выводится в правую (сектор 6-10 шкалы децибел) сначала переключателем «ДЛТ-1» (если периодически загорятся индикатор ПРГ, то следует переключить переключатель ДЛТ-1 на более высокий уровень (влево), пока не погаснет индикатор ПРГ), затем «ДЛТ-2». При изменениях низкочастотных составляющих могут возникнуть флуктуации (колебания) стрелки прибора, тогда следует перевести переключатель «РОД РАБОТЫ» из положения F (быстро) в положение S (медленно). Для определения результата следует сложить показания, соответствующие светящемуся индикатору и показание по шкале стрельчатого прибора (децибел). 4. Измерение уровней звукового давления в октавных и третьоктавных полосах частот проводится при положении переключается «ФЛТ» – ОКТ или 1/3 ОКТ. Необходимый октавный или третьоктавный фильтр включается переключателем ФЛТ Нz и множителем «х1…х2000». Измерение проводить по вышеизложенной методике «х1», «х10»…«х2000». Измерение уровней звука по характеристикам «А», «В», «С» следует проводить аналогично вышеизложенному, устанавливая переключатель измерителя «ФЛТ» в положение «А», «В», «С». При измерении уровней звука (звукового давления) в условиях ветра, скорость которого равна или больше 1 м/с следует использовать экран П 11. Одеть экран на капсуль и измерить уровень звука (звукового давления) по вышеизложенной методике. При измерении уровня звука (звукового давления) в диффузионном поле (малые производственные помещения с большим количеством отражающих поверхностей) кнопку «СВ», «ДИФ» нажать. 5. После окончания работы прибор следует выключить поворотом переключателя «РОД РАБОТЫ» в положение «0». Отчет о работе Определение суммарного уровня звукового давления различных источников (таблица). Таблица – Уровни суммарного шума
Контрольные вопросы Что понимают под термином «шум»? Как влияет шум на организм человека? В каких единицах измеряют и нормируют шум? Какая разница между дБ и дБА? Что означает уровень звукового давления и уровень интенсивности звука? Какой уровень звука допускается на постоянных рабочих местах в производственных помещениях? Какими приборами измеряют шум? Как пользоваться приборами для измерения шума? Какие существуют методы и средства защиты от шума? Приложение 1 Категории норм предельно допустимых уровней шума по СН 9-86 РБ 98
Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука для различных категорий норм шума
Предельно допустимые максимальные уровни звука колеблющегося и прерывистого шума
Приложение 2 Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах по ГОСТ 12.1.003-83.
Примечания: Допускается в отраслевой документации устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности труда в соответствии со справочным приложением 2. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе. Примеры решения задач. Пример 1. Необходимо определить суммарный уровень шума в производственном помещении, если там одновременно работают два трактора с уровнем шума 72 и 82 дБ и вентиляционная установка с уровнем шума 76 дБ. Для решения этой задачи используем формулу (5): Lобщ=10 lg(100,1·72+100,1·82+100,1·76)=10 lg[107(100,2+101,2+100,6)]= =10[lg107+lg(1,58+15,8+3,97)]=10(7+1,37)=83,7 дБ Указанные выше вычисления можно производить, используя таблицы Брадиса или Митропольского, а также программируемые калькуляторы и ЭВМ с соответствующими программами. Надо иметь в виду, что характеристика логарифмов для чисел 1-9,9 равна нулю, для чисел 10-99 равна единице, а также, что lg(a·b)=lga+lgb, lgan=nlga, т.е. lg10n=n, am+an=am+n  Рисунок 8.4 – Номограмма приближенных вычислений Для приближенных вычислений нами предлагается упрощенная номограмма (рисунок 8.4). Если надо вычислить, например, 101,2, то число 2 отмечаем на шкале lgN, а на шкале N находим число 158, учитывая характеристику 1, имеем 101,2=15,8. Если N=21,36, то при логарифмировании характеристика числа равна 1, а мантисса по шкале lgN равна примерно 33 и lg21,36=1,33. Пример 2. При наличии нескольких источников шума (L1=69 дБ; L2=74 дБ; L3=71 дБ). Общий уровень шума может быть определен по формуле (6) Lобщ=Lmax+∆L в следующем порядке. 1) Вначале определяется разность уровней шума двух наиболее интенсивных источников. L2-L3=74-71=3 дБ. 2) По таблице 2 находится значение добавки ∆L для числа 3 дБ. ∆L=1,8 дБ 3) Затем добавка ∆L прибавляется к большему L2 источнику шума. L2+∆L=Lmax; 74+1,8=75,8 дБ. 4) В дальнейшем определяется разность между максимальным шумом Lmax и третьим источником шума L1. Lmax-L1=75,8-69=6,8 дБ. 5) По таблице 2 находится значение добавки ∆L к (для числа 6,8 дБ): ∆L≈0.9 дБ 6) Определяется общий уровень шума: Lобщ=Lmax+∆L=75,8+0,9=76,7 дБ. Решая этот пример по формуле (5) получим: L=10lg(106,9+107,4+107,1)=10lg[106(100,9+101,4+101,1)]=10[lg106+lg(100,9+101,4+101,1)]=10[lg106+lg(7,95+25,5+12,6)]=10[lg106+lg46,05]= =10(6+1,66)=76,6 дБ Результаты практически одинаковые. В заключение можно отметить, что громкость звука 0…20 дБ – очень тихая, 20…40 дБ – тихая, 40…60 дБ – средняя, 60…80 дБ – шумная, свыше 80 дБ – очень шумная. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||