Методы и средства защиты 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. Причем последние применяются лишь тогда, когда мерами и средствами коллективной защиты не удается снизить уровни шума на рабочих местах до допустимых значений. Назначение средств индивидуальной защиты — перекрыть наиболее чувствительные каналы проникновения звука в организм — уши.

Средства коллективной защиты от шума делятся по следующим направлениям:

• — уменьшение шума в самом источнике;
• — уменьшение шума на пути его распространения;
• — организационно-технические мероприятия;
• — лечебно-профилактические мероприятия.

Рисунок 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 Уменьшение шума в самом источнике — наиболее радикальное средство в борьбе с шумом, создаваемым оборудованием. Опыт показывает, что эффективность мероприятий по снижению шума уже работающего оборудования достаточна невысока, поэтому необходимо стремиться к максимальному снижению шума в источники еще на стадии проектирования оборудования. Это достигается с помощью следующих мероприятий и средств: совершенствования кинематической их схем и конструкций оборудования, проведение статического и динамического уравновешивания и балансировки, изготовление корпусных деталей из неметаллических материалов (пластмасса, текстолита, резина), чередование металлических и неметаллических деталей, повышение точности изготовления деталей и качества сборки узлов и оборудования, уменьшение зазоров в соединениях, уменьшение припусков, применение смазки трущихся деталей. В таблице 1 приведены показатели эффективности некоторых мероприятий по уменьшению шума в самом источнике.

Таблица 2.

Показатели эффективности некоторых мероприятий по уменьшению шума в самом источнике.

шум самочувствие защита Организационно-технические средства защиты от шума включают: применение малошумных технологических процессов и оборудования, оснащения шумного оборудования средствами дистанционного управления, соблюдения правил технической эксплуатации, проведение плано-предупредительных осмотров и ремонт.

К мероприятиям лечебно-профилактического характера относятся предварительный и периодический медосмотры использование рациональных режимов труда и отдыха для работников шумных участков и цехов, допуск к шумным работам с 18 лет.

Средства и меры коллективной защиты, уменьшающие шум на пути его распространения, делятся на архитектурно-планировочные и акустические.

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.

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 является эффективным средством уменьшения уровня шума в направлении его распространения, реализуется путем установления звукоизоляционных препятствий (перегородок, кабин, кожухов, экранов), принцип звукоизоляции базируется на том, что большая часть звуковой энергии, которая попадает на препятствие, отражается и лишь незначительная ее часть проходит насквозь.

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.

(1),.

где — интенсивность падающего звука, Вт/м2;

— интенсивность поглощенного звука, Вт/м2;

— интенсивность отраженного звука, Вт/м2;

— 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.

Для звукоизоляции отдельных шумных участков в помещении или оборудования применяют легкие многослойные звукоизоляционные перегородки с воздушными прослойками. Для звукоизоляции наиболее шумных узлов и агрегатов (цепные передачи, двигатели, компрессоры, вентиляторы) используются звукоизоляционные кожухи, которые являются средствами, которые устанавливаются в непосредственной близости от источника шума. В тех случаях, когда невозможно изолировать шумное оборудование или его узлы, защиту работника от воздействия шума осуществляют путем обустройства звукоизолированные кабины с пультом управления и смотровыми окнами.

При устройстве ограждений, состоящих из различных элементов, например, перегородки с дверьми, 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. Звукоизолирующие кожухи, как правило, изготавливаются из волокнистых материалов, а каркасом служат тонкие перфорированные металлические панели. Если величина звукоизоляции воздушного шума не превышает 10 дБ на средних и высоких частотах, то кожух может быть выполнен из эластичных материалов (винила, резины и др.), если превышает — кожух следует выполнять из листовых конструкционных материалов. С внутренней стороны на кожухе должен помещаться слой звукопоглощающего материала толщиной 40 — 50 мм. Для его защиты от механических воздействий, пыли и других загрязнений следует использовать металлическую сетку со стеклотканью или тонкой пленкой толщиной 20 — 30 мкм. Кожух не должен иметь непосредственный контакт с агрегатом и трубопроводами. Технологические и вентиляционные отверстия должны быть снабжены глушителями и уплотнителями. Установка звукоизолирующих кожухов является одним из основных мероприятий для снижения шума вентиляционного оборудования в зданиях и помещениях. Они устанавливаются на приточные, некоторые вытяжные установки и кондиционеры. Звукоизолирующие кожухи представляют собой два металлических листа со звукопоглощающим материалом между ними. Акустическая эффективность таких кожухов может составлять до 10 — 15 дБ на низких и до 30 — 40 дБ — на высоких частотах.

Эффективность звукоизоляции шума кожухом определяется из выражения.

(2),.

где — звукоизолирующая способность стен кожуха, дБ, определяется графически или по формуле; - площадь поверхности кожуха, м2; - площадь поверхности источника шума, м2.

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

(3),.

где — коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха.

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.

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.

Рисунок 2 Виды звукопоглощающего облицовки.

1 — защитный перфорированный слой 2 — звукопоглощающий материал, С — защитная стеклоткань 4 — стена или потолок, 5 — воздушный промежуток, 6 — плита с шумопоглощающего материал 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. Формы объемных элементов разнообразны: шар, куб, пирамида, призма, панель (рисунок 2). 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.

Рисунок 3 Штучные звукопоглотители различных форм.

Метод акустического экранирования применяется в тех случаях, когда другие методы малоэффективны или нецелесообразны с технико-экономической точки зрения. Акустический экран устанавливается между источником шума и рабочим местом и представляет собой определенное препятствие на пути распространения прямого шума, за которой возникает так называемая звуковая тень. Наиболее распространенными для изготовления экранов являются стальные или алюминиевые листы толщ иною 1−3 мм, которые покрываются со стороны источника шума звукопоглощающим материалом.

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.

Рисунок 4 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 ДL определяется по формуле.

(3),.

где — звуковое давление в точке при наличии экрана, Па; -звуковое давление в точке без применения экрана, Па. Звукопоглощение.

Рисунок 5 Типы акустических экранов: а — плоский, б — объемный, и — источник шума 2 — рабочее место, 3 — смотровое окно.

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, 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.

Для сокращения габаритов глушителей и увеличения затухания шума на единицу длины широкого канала применяют пластинчатые глушители, представляющие собой набор параллельно установленных звукопоглощающих пластин. 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.

Рисунок 6 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 (рисунок 6). Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10−25 дБ.

Рисунок 7 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.

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. Используется наполнители уплотнителей пенные и жидкостные. Важной характеристикой наушников является их масса. Чем они тяжелее, тем лучше характеристика ослабления шума.

Шлемофоны и противошумные костюмы, закрывающую 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 наушника.