Теоретическая часть. Кафедра безопасности жизнедеятельности и рудничной вентиляции

Кафедра безопасности жизнедеятельности и рудничной вентиляции

Оценка производственного шума, средства и методы защиты от него

Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе

Пермь 2002

Составитель: Н.А.Трофимов

УДК 628.517.2

Оценка производственного шума, средства и методы защиты от него: Метод, указания по выполнению учебно-исслед. лаборат. работы / Сост. Н.А.Трофимов: Пермский государственный технический университет. Пермь, 2002.16 с.

Приведены общие теоретические сведения о шуме, воздействие шума на организм человека, нормировании производственного шума и защите от него. Изложено описание конструкции лабораторного стенда и измерительного прибора, а также методика проведения измерений параметров шума и обработка результатов измерений.

Предназначены для выполнения лабораторной работы студентами всех специальностей университета. Табл.2. Ил.2. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доцент Н.И.Захаров

Лицензия ЛР №020370 от 29.01.97

Составитель: Н.А.Трофимов

Корректор: Е.В.Копытина

Пермский государственный технический университет, 2002

Цели работы:

1.Ознакомление с общими сведениями о шуме, его воздействием на организм человека, а также средствами и методами борьбы с ним.

2.Изучение нормируемых параметров и предельно допустимых уровней шума на рабочих местах.

3.Изучение способов измерения параметров шума и сопоставления их с предельно допустимыми.

4.Изучение способов оценки эффективности используемых средств зашиты от шума.

Теоретическая часть

1.1 Общие сведения

Любое нарушение стационарности состояния сплошной среды (твер­дой, жидкой или газообразной) в какой-то точке пространства приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки, которые на­зывают волнами. В твердой среде могут распространяться как продольные, так и поперечные волны. В продольных волнах материальные частицы колеблются вдоль направления распространения волны. В жидкости и газе могут распространяться только продольные волны по разным направлени­ям. В диапазоне частот 16...20000 Гц волны, воспринимаемые органом слуха человека как звук, называются звуковыми Необходимо иметь в ви­ду, что с возрастом у человека слышимость звуков высоких частот уменьшается. Большинство взрослых людей едва ли воспринимают звуки с частотой более 12000 Гц, а пожилые люди отчетливо воспринимают звуки частотой всего лишь 6000...8000 Гц. Колебания частотой ниже 16…20 Гц относятся к инфразвукам, а более 20000 Гц ультразвукам. Они не вызы­вают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

Самым простым звуком является "тон", относящийся к определен­ному звуковому колебанию без каких-либо сопутствующих колебаний и имеющий вид синусоиды Если звуки состоят из нескольких тонов, частоты которых находятся между собой в целых кратных отношениях то они называются музыкальными звуками, звуки, состоящие из бессистемного сочетания чистых тонов, частоты которых не подчинены определенным числовым отношениям, называются шумами. Под шумом может пони­маться и любой звук, оказывающий неблагоприятное влияние на человека, которое в общем случае зависит не только от вида звука, но и от продол­жительности и обстановки его воздействия.

Область пространства (среды), где происходит распространение звуковых волн, называется звуковым полем, которое характеризуется плотностью среды ρ (кг/м³}. скоростью распространения колебаний частиц среды (звуковой скоростью) с (м/с) и звуковым давлением р (Па). Под зву­ковым давлением понимается разность между значениями мгновенного полного давления и среднего давления, которое наблюдается в невозму­щенной среде (атмосфере).

Количество энергии, переносимой волной в звуковом поле в 1 с через площадь в 1 м², перпендикулярной распространению волны, называется силой звука и измеряется в Вт/м².

Между силой звука 1 (Вт/м²) и звуковым давлением р (Па) существу­ет связь, выражаемая уравнением:

Минимальная величина звукового давления, которую ощущает ухо человека, носит название порога слышимости или ощущения и обознача­ется р₀. Максимальное давление, создающее болевые ощущения, называет­ся болевым порогом и обозначается р_max. Аналогично имеются значения пороговых сил звука I₀ и I_max. Значения р и I на обоих порогax изменяются в зависимости от частоты.

Международной организацией по стандартизации за пороговые зна­чения р₀, p_max, I₀ и I_max приняты значения на частоте 1000 Гц:

p_о = 2 • 10^-5 Па I₀ = 10^-12 Вт/м²

p_max = 2 • 10^-2 Па I_max = 10² Вт/м²

Величины звукового давления и силы звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких преде­лах: по давлению до 10⁸ раз, по силе звука до 10¹⁶ раз. Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно, и, кроме того, орган слуха челове­ка способен реагировать на относительное изменение давления, а не на абсолютное. Ощущения человека, возникающие при различного вида раз­дражениях, в том числе и при шуме, пропорциональны логарифму количе­ства энергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера), поэтому были введены логарифмические величины - уровни звукового давления и силы звука в децибелах (дБ).

Величина уровня звукового давления L определяется по выражению:

,

где р - среднеквадратическая величина звукового давления, Па.

Для уровня силы звука выражение имеет вид:

,

где I - среднеквадратическая величина силы звука, Bт/м².

В практических расчетах все вычисления проводятся до целых чисел децибел, так как изменение уровня звукового давления менее 1 дБ органом слуха не воспринимается.

Весь слышимый диапазон на стандартной частоте 1000 Гц укладыва­ется в интервале уровней от 0 до 120 дБ. При больших значениях уровней человек вместо звука испытывает боль в ушах.

Абсолютные значения звукового давления, а, следовательно, и его уровня на частотах, отличных от 1000 Гц имеют другие численные значе­ния, что особенно заметно на пороге слышимости (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Кривые равной громкости

Увеличение частоты слышимых звуков субъективно воспринимается органами слуха как возрастание, пропорциональное не абсолютному, а от­носительному изменению частоты. Поэтому частотный диапазон обычно делят на полосы измерения, носящие название октавных полос. Октавная полоса - полоса частот, в которой верхняя граница частоты в 2 раза больше нижней (f_max/f_min = 2). Среднегеометрическая частота полосы f_c определяется по выражению:

f_с = (f_{max *} f_min)^0.5

Зависимость среднеквадратических значений синусоидальных со­ставляющих шума (или соответствующих им уровней в децибелах) от час­тоты называется частотным спектром шума или просто спектром. Спектр шума может быть представлен таблицей или графиком.

Значения уровней звукового давления, выраженные в децибелах, не позволяют судить о физиологическом ощущении громкости. Вследствие этого для физиологической оценки шума приняты кривые равной громкости (см. рис. 1.1), полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, определяя, какой из них сильнее или слабее (громче или тише). За единицу уровня громкости, называемую фоном, принимается разность уровней звукового давления в один децибел эталонного звука частотой 1000 Гц. Следовательно, уровень громкости является функцией звукового давления и частоты. Каждая кривая (см. рис. 1.1) представляет собой гео­метрическое место точек, координаты которых - уровень звукового давле­ния и частота обеспечивают одинаковую громкость звуков.

Для стандартной частоты 1000 Гц уровни звукового давления (силы звука) и громкости численно равны, в то время как для других частот ра­венства не наблюдается. В соответствии с кривыми звук частотой 100 Гц и уровнем 52 дБ воспринимается в сравнении со звуком частотой 1000 Гц и уровнем 21 дБ как равно громкий. Уровень громкости при этом составляет 21 фон. Пользуясь кривыми равной громкости, можно определить уровень громкости звука на любой частоте, если известно его значение уровня звукового давления в децибелах.

Шумы подразделяются:

1. По характеру спектра на:

а) широкополосные с непрерывным спектром шириной более 1 окта­вы;

б) тональные, в спектре которых имеются выраженные тона. Тональ­ный характер шума устанавливается измерением в 1/3 октавных полос по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

2. По временным характеристикам на:

а) постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день из­меняется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике "медленно" и с учетом коррекции А шумомера;

б) непостоянные:

- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно из­меняется во времени;

- прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет I с и более;

- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сиг­налов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБАI и дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках шумоме­ра "импульс" и "медленно", отличаются не менее чем на 7 дБ.

1. 2 Воздействие шума на организм человека

Неблагоприятные последствия воздействия шума на организм чело­века достаточно хорошо изучены и нашли отражение в многочисленных работах отечественных и зарубежных исследователей

В результате экспериментальных, физиологических и клинических исследований было установлено, что воздействие шума различной интен­сивности и продолжительности может вызвать функциональные наруше­ния со стороны ряда систем и органов человека, а именно: центральной нервной системы (характерные субъективные симптомы - рассеянность раздражительность, ослабление памяти и внимания, вялость, увеличение времени двигательной реакции на звуковые и световые сигналы, повы­шенная потливость, головные боли и т.д.), сердечно-сосудистой системы (изменение кровяного давления, болевые ощущения в области сердца, сердцебиение, повышение внутричерепного давления и т.д., органов слуха (снижение остроты слуха, изменение нормальных функций адаптации, возникновение тугоухости и глухоты), органов пищеварения (снижение аппетита, иногда изжога и тошнота, понижение кислотности желудочного сока, изменение деятельности желудка, слюнных желез и пр.), вестибуляр­ного аппарата (периодические головокружения, ощущения неустойчиво­сти, потемнение в глазах), органов зрения (снижение устойчивости ясного видения и чувствительности глаз к красному и оранжево-красному цве­там), мышечной системы (изменение силы мышц, снижение мышечной ра­боты и пр.) У лиц, работающих в условиях интенсивного шума, выявлены также нарушение обменных процессов, в частности белкового; изменения состава и свертываемости периферической крови и прочие нарушения в других органах и системах, но они встречались реже и были менее выра­жены.

Исследованиями установлено также, что первоначальное вредное воздействие шума сказывается на центрально-нервной и сердечно­-сосудистой системах и только затем на слуховом анализаторе.

Возникновение и быстрота развития функциональных нарушений организма зависит от многих факторов: уровня воздействующего шума, продолжительности его воздействия, индивидуальной чувствительности организма, возраста и пола человека, вида труда, состояния здоровья и т.д.

При воздействии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) - смерть.

Под воздействием шума снижаются качество и производительность труда, причем это снижение тем больше, чем сложнее трудовой процесс и чем больше в нем элементов умственного труда

1.3. Нормирование производственного шума

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96 норми­руемыми характеристиками (параметрами) постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Для ориентировочной оценки (например, при контроле органами го­сударственного надзора и контроля, выявлении необходимости осуществ­ления мер по снижению шума и пр.) допускается в качестве нормируемой характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеряемый на временной характеристике ''медленно" шумомера.

Чувствительность органа слуха человека неодинакова для звуков разной частоты (см. рис. 1.1). Для того чтобы приблизить результаты объ­ективных измерений к субъективному восприятию, введено понятие кор­ректированного уровня звукового давления. Коррекция заключается в том, что вводятся зависящие от частоты звука поправки к уровню соответст­вующей величины. Эти поправки стандартизованы, и наиболее употреби­тельна коррекция А.

В качестве нормируемой характеристики непостоянного шума на ра­бочих местах принимается интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Под ним понимается уровень звука посто­янного широкополосного шума, который имеет то же самое среднеквадра­тичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение оп­ределенного интервала времени.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) звукового давления в октав­ных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест, разработанные с учетом категории тяжести и напряженности труда, в соответствии с санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96 принимают:

- для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме им­пульсного) шума - по табл. 1.1;

- для тонального и импульсного шума ПДУ на 5 дБА меньше значе­ний, указанных в табл. 1.1;

- для шума, создаваемого в помещениях установками кондициониро­вания воздуха, вентиляции, воздушного отопления - на 5 дБА меньше фак­тических уровней шума в помещениях (измеренных или рассчитанных), если последние не превышают значений, указанных в табл. 1.1 (поправка для тонального и импульсного шума при этом не учитываются), в против­ном случае - на 5 дБА меньше значений, указанных в табл. 1.1;

- дополнительно дин колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума - 125 дБАI.

Предельно допустимый уровень фактора - это уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний иди от­клонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нару­шения здоровья у сверхчувствительных людей.

1.4. Средства и методы защиты от шума

При разработке технологических процессов, проектировании, изго­товлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует предусматривать необхо­димые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значе­ний, не превышающих предельно допустимые.

Защита от шума осуществляется в соответствии с требованиями, из­ложенными в ГОСТ 12.1.001 - 83 и СНиП П - 12 - 77.

Средства и методы защиты от шума (по ГОСТу 12.1.029 - 80) по от­ношению к защищаемому объекту подразделяются на:

- средства и методы коллективной защиты (СКЗ);

- средства индивидуальной защиты (СИЗ);

СКЗ по отношению к источнику возбуждения шума подразделяется на:

- средства, снижающие шум в самом источнике;

- средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

СКЗ в зависимости от способа реализации подразделяются на:

- акустические (звукоизоляция ограждениями, экранами, кожухами; звуко­поглощение облицовками и объемными поглотителями; виброизоляция; вибродемпфирование; глушители аэродинамического шума);

- архитектурно-планировочные методы (рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест и др.);

- организационно-технические методы (применение малошумных технологических процессов, машин дистанционного управления, рацио­нальных режимов труда и отдыха работников и пр.).

СИЗ от шума в зависимости от конструктивного исполнения подраз­деляются на:

- противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему (до уровня 105 дБ);

- противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи (до уровня 120 дБ);

- противошумные каски (до уровня 120 дБ) и шлемы (выше 120 дБ);

- противошумные костюмы (выше 130 дБ).

Таблица 1.1

Предельно допустимые уровни звукового давления, звука и эквивалентные уровни звука для основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест

Поиск по сайту: