Мероприятия по защите от шума

Классификация методов и средств защиты от шума определена ГОСТ 12.1.029−80 «Система средств безопасности труда. Средства и методы защиты от шума. Классификация». Средства и методы защиты от шума подразделяются на средства и методы коллективной защиты, средства индивидуальной защиты.

Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются на средства снижения шума в источнике его возникновения и средства снижения шума на пути его распространения.

Уменьшение шума в источнике достигается улучшением конструкции машин и применением малошумных материалов в этих конструкциях, вибродемпфированием источника шума, использованием специального укрытия для проведения работ.

Снижение шума на пути его распространения возможно следующими способами:

• • удаление приемника от источника на большие расстояния;
• • изменение направленности источника шума;
• • уменьшение ревербирующего звукового поля при помощи звукопоглощащего материала.

Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от способа реализации подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические.

Акустические средства защиты. Защита от шума акустическими средствами предполагает: звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Звукоизоляция. Звуковая волна, обладая определенной энергией, наталкивается на преграду (ограждение). При столкновении часть звуковой энергии поглощается в материале преграды, часть отражается, часть проходит через преграду. Уравнение баланса звуковой энергии можно записать в виде.

(6.14).

где I_ПАД — интенсивность падающего звука, Вт/м²;

I_ПОГЛ — интенсивность поглощенного звука, Вт/м²;

I_ОХР — интенсивность отраженного звука, Вт/м²;

I_ПРОШ — интенсивность прошедшего звука, Вт/м².

Прошедшая энергия вызывает образование нового звукового поля с другой стороны преграды путем преобразования звуковой энергии в механическую энергию колебаний преграды.

Амплитуда колебаний преграды обратно пропорциональна ее массе. Следовательно, амплитуда колебаний звуковых волн в приемном помещении обратно пропорциональна массе преграды.

Поглощаемая энергия преобразуется в другой вид энергии (обычно в тепловую). Средства звукоизоляции приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Типичные методы борьбы с шумом: 1 — наушники; 2 — звукоизолирующее ограждение;

3 — экран; 4 — увеличение расстояния; 5 — звукопоглощающий потолок; 6 — звукоизолирующая перегородка; 7 — виброизолирующая опора Звукоизоляция ограждения при падении на него звуковой волны определяется из выражения.

(6.15).

Звукоизолирующие качества плоских ограждений без отверстий определяются массой единицы площади ограждения. В качестве расчетной модели принимается плита, состоящая из системы не связанных одна с другой бесконечных масс. Тогда звукоизоляция подчинена закону масс.

(6.16).

где m — масса одного квадратного метра ограждения, кг (плотность, кг/м²);

f — частота колебаний, Гц.

Выбранное ограждение отвечает требованиям норм, если во всех октавных полосах частот значение звукоизоляции R_A не менее требуемых значений R_TPi Звукоизоляцию определяют следующие показатели: масса, однородность, жесткость, воздушная прослойка, побочная передача шума, частота.

Звукоизоляция ограждением при дополнительной косвенной передаче шума (через отверстия, трещины, трубопроводы и т. д.) называется фактической звукоизоляцией ограждением R_ф, дБ. Она определяется как.

(6.17).

где S_ОГР — площадь ограждения, м²;

S_O — площадь отверстий в ограждении, м²;

Ограждения типа «сэндвич» состоят из двух тонких плит, связанных упругим промежуточным слоем — сердцевиной (стекловата, минеральная вата, волокно, пенопласт и др.). Отличительной особенностью этих ограждений является сочетание высокой жесткости при изгибе и звукоизоляции, подчиненной закону массы, в широком диапазоне частот.

При устройстве ограждений, состоящих из различных элементов, например, перегородки с дверями, смотровыми окнами и т. п., особенно при изоляции мощных источников шума, необходимо стремиться к тому, чтобы звукоизолирующие способности этих элементов и перегородки по своей величине не очень отличались друг от друга.

Звукоизолирующие ограждения делают для помещений, например, где работают ленточные и дисковые пилы.

Использование звукоизолирующих кабин позволяет изолировать работающих от воздействия шума из шумного помещения. Принцип снижения шума аналогичный. Изготавливаются кабины из кирпича, бетона, шлакобетона, гипсовых плит, металлических гофрированных листов с воздушной прослойкой или прослойкой из минеральной ваты либо стекловаты. Звукоизолирующие кабины устраивают, например, в компрессорных цехах холодильных установок.

Звукоизолирующие кожухи снижают шум в непосредственной близости к источнику. Кожухи могут быть съемные, иметь смотровые окна, двери. Изготавливаются из дерева, металла или пластмассы. Эффективность звукоизоляции шума кожухом определяется из выражения.

(6.18).

где R_K — звукоизолирующая способность стен кожуха, дБ, определяется графически или по формуле;

S_K — площадь поверхности кожуха, м²;

S_ИCT — площадь поверхности источника шума, м².

При покрытии внутренней поверхности кожуха звукопоглощающим материалом эффективность звукоизоляции можно определить как.

(6.19).

где, а — коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха (а = I_ПОГЛ/I_ПАД).

Толщина звукопоглощающего материала должна быть не менее 50 мм. Звукоизолирующими кожухами обычно закрывают электродвигатели, насосы, компрессоры.

Звукоизолирующие кожухи следует устанавливать на полу на резиновых прокладках по периметру кожуха, не допуская соприкосновения элементов кожуха с агрегатом.

Во всех случаях, когда на кожух могут передаваться вибрации от источника шума, стенки кожуха следует покрывать вибродемпфирующим материалом мастичного типа. Толщина покрытия должна быть в 2−3 раза больше толщины металлической стенки кожуха.

Акустические экраны применяются, когда в расчетной точке УЗД прямого звука значительно выше, чем УЗД отраженного звука и когда УЗД в расчетной точке превышает УЗД_доп не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ (рис. 6.2).

Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Экраны следует применять для источников, имеющих преимущественно среднеи высокочастотный спектр шума, так как степень проникновения звуковых волн в область акустической тени за экраном зависит от соотношения размеров экрана и длины волны падающего звука. Чем больше отношение длины волны к размеру экрана, тем меньше область звуковой тени за ним.

Рис. 6.2. Акустическое экранирование:

1 — источник шума; 2 — высокочастотная область; 3 — среднечастотная область; 4 — низкочастотная область; 5 — акустическая тень Экраны эффективно использовать в акустически обработанном помещении или в открытом пространстве.

Экраны изготавливают из стальных или дюралюминиевых листов толщиной 1,5−2,0 мм или щитов, облицованных звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50−60 мм. Линейные размеры экрана должны быть не менее чем в три раза больше линейных размеров источника шума.

Эффективность экрана? L определяется по формуле.

(6.20).

где Р_эк — звуковое давление в точке при наличии экрана, Па; Р_БЭ-звуковое давление в точке без применения экрана, Па. Звукопоглощение. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую в результате вязкого трения в капиллярах пор и необратимых потерь при деформации упругого скелета конструкции. Облицовка помещения звукопоглотителями, приведенными на рис. 6.3, обеспечит поглощение приблизительно 70% энергии низкочастотного и 95%-высоко-частотного шума.

Рис. 6.3. Акустическая обработка помещений: а — звукопоглощающая облицовка помещений: 1 — защитный перфорированный слой; 2 — звукопоглощающий материал; 3 — защитная стеклоткань; 4 — стена или потолок; 5 — воздушный промежуток; 6 — плита из звукопоглощающею материала; б — штучные звукопоглотители различных форм Для усиления звукопоглощения на низких частотах между пористым слоем и стеной делают воздушную прослойку. Этот способ борьбы с шумом относится только к снижению интенсивности поля реверберирующего звука (уровня диффузного шума).

Звукопоглощающие облицовки по виду используемого звукопоглощающего материала имеют следующие конструкции: облицовки из жестких однородных пористых материалов; облицовки с перфорированным покрытием в защитных оболочках из ткани и пленки. В качестве пористых материалов применяют плиты минераловатные, холсты из супертонкого стекловолокна, маты из супертонкого базальтового волокна, вспененные полимерные материалы и комбинированные. Эти материалы одновременно могут использоваться и для теплоизоляции.

Звукопоглощающие облицовки применяют тогда, когда требуемое снижение УЗД (?L_TР) в расчетной точке превышает 1−3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос.

Из практики известно, что для достижения эффекта в снижении шума площадь акустической отделки поверхности помещения должна составлять не менее 60%. Облицовки размещают на стенах в верхней четверти площади. Облицовки следует располагать ближе к источникам шума, а также в местах концентрации звуковой энергии при ее отражении. Размещение облицовочных плит в шахматном порядке дает увеличение их акустической эффективности на 25−30% в широком диапазоне частот по сравнению с расположением сплошным массивом.

Разновидностью облицовок являются резонансные конструкции, представляющие собой перфорированные экраны, оклеенные с обратной стороны тканью. Величина снижения шума составляет 6−8 дБ. Снижение шума происходит за счет взаимного погашения падающих и отраженных волн.

Звукопоглощающие покрытия делают в венткамерах, в помещениях, где работают дисковые и ленточные пилы. Внутреннюю поверхность ограждающих кожухов дисковых пил покрывают звукопоглощающими материалами.

Объемные элементы (штучные звукопоглотители) представляют собой объемные тела, оклеенные или заполненные звукопоглощающим пористым материалом (рис. 6.3). Формы объемных элементов разнообразны: шар, куб, пирамида, призма, панель и др. Такие конструкции подвешиваются к потолку в непосредственной близости от источника шума или стены. Формы размещения — по квадрату или в шахматном порядке. Это, как показывает практика, увеличивает эффективность звукопоглощения.

Звукопоглощающие облицовки и объемные элементы применяют в цехах с оптимальными микроклиматическими условиями.

Глушители шума. Для снижения воздушного шума, создаваемого системами вентиляции и кондиционирования воздуха, применяют глушители шума.

В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Снижение шума в абсорбционные глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами. Они эффективно работают в широком диапазоне частот, когда коэффициент звукопоглощения применяемого материала близок к единице.

К абсорбционным глушителям относят трубчатые (круглого и прямоугольного сечений), пластинчатые (рис. 6.4), треугольно-призматические, цилиндрические.

Трубчатые глушители применяют в каналах с поперечным сечением до 500−600 мм. Длина глушителя составляет не более 1−2 м. Трубчатые глушители изготавливаются из перфорированного листового материала, облицованного слоем звукопоглощающего материала типа супертонкого стеклянного волокна. Диаметр перфорации d = 4…8 мм, а шаг t = 2d.

Для сокращения габаритов глушителей и увеличения затухания шума на единицу длины широкого канала применяют пластинчатые глушители, представляющие собой набор параллельно установленных звукопоглощающих пластин (рис. 6.4, б). Пластины обычно выполняют в виде щитов с наружными перфорированными стенками, внутри которых находится слой мягкого звукопоглощающего материала с защитной оболочкой из стеклоткани, а также в виде пластин-перегородок, выполненных из твердых звукопоглощающих материалов. Уровень снижения шума пластинчатыми глушителями зависит от толщины пластин и расстояния между ними.

Рис. 6.4. Глушители абсорбционные: а — трубчатый; б — пластинчатый Реактивные глушители. К ним относят камерные, резонансные и экранные глушители. Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения участка воздуховода. В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность. Если внутреннюю часть расширения воздуховода облицевать звукопоглощающим материалом, то получится комбинированный глушитель. Резонансный глушитель представляет собой полость объемом V, соединенную с воздуховодом отверстием, называемым горлом резонансной камеры. Полость и отверстие образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной частоте. Экранные глушители устанавливают на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал (рис. 6.5). Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10−25 дБ.

Рис. 6.5. Типовые конструкции экранных глушителей Комбинированные глушители — экранные, камерные со звукопоглощающим покрытием.

Для снижения шума в системах вентиляции и кондиционирования, образующегося в результате вибрации стенок воздуховодов, последние покрывают вибропоглощающими покрытиями (мастиками). Толщина слоя вибропоглощающего материала должна в шесть раз превышать толщину стенки воздуховода. При этом эффективность его применения составляет 5−7 дБ, амплитуда резонансных колебаний уменьшается примерно на 15 дБ.

Архитектурно-планировочные методы коллективной защиты от шума предполагают: рациональное размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека.

Организационно-технические методы коллективной защиты от шума включают в себя: применение малошумных технологических процессов; оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля; совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин; использование рациональных режимов труда и отдыха работников.

Если невозможно уменьшить шум, действующий на работников, до допустимых уровней, необходимо использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ):

• • противошумные вкладыши из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши (эбонитовые, резиновые, из пенопласта) в форме конуса, грибка, лепестка. Они эффективны для снижения шума на средних и высоких частотах на 10−15 дБ;
• • наушники, плотно облегающие ушную раковину, которые удерживаются дугообразной пружиной. Эффективность наушников определяется качеством уплотнений по краю уплотнительного ободка наушников. Используются наполнители уплотнителей пенные и жидкостные. Важной характеристикой наушников является их масса. Чем они тяжелее, тем лучше характеристика ослабления шума;
• • шлемофоны и противошумные костюмы, закрывающие голову и тело человека. Защищают от вредного воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше.

С точки зрения эффективности снижения шума в низкочастотной области целесообразно использовать наушники, в которых установлен микрофон. Шум регистрируется микрофоном и обрабатывается микропроцессором, управляющим работой миниатюрного динамика, вмонтированного в наушник. При этом динамик излучает звук, находящийся в противофазе с шумом основного источника. В результате интерференции происходит гашение шума внешнего источника шумом внутри наушников.