МОДУЛЬ 2 – Основи техніки безпеки. Пожежобезпечність

Тема 5 – Захист від шуму, інфразвуку та ультразвуку. Виробнича вібрація

Класифікація шуму за походженням

Шум буває: механічного походження, який виникає внаслідок вібрації при роботі механізмів та устаткування, а також пооди­ноких чи періодичних ударів у з'єднаннях деталей та конструкцій; аеродинамічного походження, який виникає при подачі газу чи повітря по трубопроводах, вентиляційних системах, або їх стравлюванні в атмосферу; гідродинамічного походження, який вини­кає внаслідок процесів, що проходять у рідинах (гідравлічні удари, кавітація, турбулентність потоку); електромагнітного походження, який виникає внаслідок коливання елементів електромеханічних пристроїв під впливом змінних магнітних полів.

Фізичні характеристики шуму

Для успішної боротьби з шумом необхідно знати його фізичні характеристики, закономірності виникнення та поширення. Шумом прийнято вважати звуки, які нега­тивно впливають на організм людини, заважають його роботі та відпочинку. Звук, як фізичне явище, являє собою коливальний рух, що поширюється хвилеподібно у пружному середовищі (газоподібно­му, рідинному чи твердому). Звук, а значить і шум, характеризується: швидкістю звуку с, м/с; частотою f, Гц; звуковим тиском ρ, Па; інтенсивністю І, Вт/м².

Швидкість звуку залежить від характеристики середовища, в якому поширюється звукова хвиля і дорівнює с = 344 м/с.

Частота звуку визначається кількістю коливань пружного середовища за одини­цю часу і вимірюється в герцах (1 Гц - це одне коливання за секунду). За частотою звукові (акустичні) коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові, з частотою коливання менше ніж 20 Гц; звукові (сприймаються органом слуху людини) - від 20 до 20 000 Гц; ультразвукові - більше ніж 20 000 Гц. В свою чергу звуковий діапазон прийнято підрозділяти на низькочастотний - до 400 Гц, середньочастотний - 400-­1000 Гц, високочастотний - більше 1000 Гц.

Одиниця рівня сили звуку - бел (Б), прийнята на честь фізика 0. Г. Белла (1847-­1922рр.), який вважається винахідником телефону. Оскільки орган слуху людини спро­можний розрізняти зміни рівня сили звуку на 0,1 Б, то на практиці, як одиниця рівня сили звуку, в основному, використовується децибел (дБ) - десята частина бела (Б).

Сприйняття звуку органом слуху людини залежить не лише від його кількісних характеристик (звукового тиску чи інтенсивності), але й від його "якості" (частоти). Тому рівень сили звуку (шуму) та гучність - це різні поняття. Одиницею вимірювання рівня шуму є дБА.

Інфразвук

Інфразвук - це коливання в пружному середовищі, що мають однакову з шумом фізичну природу, але поширюються з частотою меншою за 20 Гц. Основни­ми джерелами інфразвуку на виробництві є тихохідні масивні установки та механіз­ми (вентилятори, поршневі компресори, турбіни, електроприводи та ін.), що здійсню­ють обертові та зворотно-поступальні рухи з повторенням циклу менше ніж 20 разів за секунду (інфразвук механічного походження). Інфразвук аеродинамічно­го походження виникає при турбулентних процесах у потоках газів чи рідин.

Людина не чує інфразвуку, який чинить несприятливий вплив на весь його організм, в тому числі і на орган слуху, знижуючи його рівень чутності практично на всьому частотному діапазоні звукових хвиль. Інфразвукові коливання спричиняють фізичне навантаження, що викликає передчасну втому, запаморочення, біль голови, порушення функції вестибулярного апарату, зниження гостроти зору та слуху, появу почуття страху, загальну немічність, може також впливати і на психіку людини.

Несприятливий вплив інфразвуку суттєво залежить від рівня звукового тиску, тривалості впливу та діапазону частот. Найбільш небезпечною вважається частота інфразвукових коливань близько 7 Гц, оскільки вона співпадає з альфа-ритмом біо­струмів мозку і може викликати резонансні явища.

Інфразвук поділяють на:

- постійний - рівень звукового тиску змінюється не більш ніж на 10 дБ на 1 хв;

- непостійний - рівень звукового тиску змінюється більш ніж на 10 дБ на 1 хв.

Традиційні методи боротьби з шумом, засновані на звукоізоляції та звукопогли­нанні, є малоефективні щодо інфразвуку, тому необхідно усунення або зниження рівня інфразвуку в джерелі, що його генерує. Для цього підвищують циклічність устатку­вання (більше 20 ц/с), жорсткість коливних конструкцій великих розмірів, встанов­люють глушники реактивного типу тощо.

Ультразвук

Ультразвук широко використовується в багатьох галузях промисловості для інтенсифікації процесів хімічного травлення, нанесення металевого покриття, очи­щення, змивання та знежирення деталей і виробів, дефектоскопії (оцінка якості зварних швів, структури сплаву) та ін.

Ультразвук, так само як і інфразвук, на орган слуху людини не сприймає, однак він може викликати біль голови, загальну втому, розлади серцево-судинної та нервової систем.

За способом передачі від джерела до людини ультразвук поділяють на: повітря­ний (передається через повітря) та контактний (передається на руки людини, що працює через тверде чи рідинне середовище).

За спектром ультразвук поділяють на: низькочастотний (передаються людині повітряним чи контактним шляхом) та високочастотний (передаються людині тільки контактним шляхом).

Робота ультразвукових установок на більш високих частотах, для яких допустимі рівні звукового тиску є більш вищими, а також застосування засобів звукоізоляції (звукоізоляційні кожухи, захисні екрани, звукоізольовані кабіни, розміщення ультразвукового устаткування в окремому звукоізольованому приміщенні) забезпечують захист від ультразвуку, який передається через повітря.

Вплив шуму на організм людини

Шкідливий та небезпечний вплив шуму на організм людини встановлено те­пер з повною визначеністю. Ступінь такого впливу, в основному, залежить від рівня та характеру шуму, форми та тривалості впливу, а також індивідуальних особливостей людини. За даними медиків дія шуму може спричи­нити нервові, серцево-судинні захворювання, виразкову хворобу, порушення обмінних процесів та функціонування органів слуху тощо. Із загальної кількості захворювань, що перераховані вище останнім часом значно зросла частка тих, які спричинені саме шумовим впливом.

Медики відзначають особливо несприятливу дію навіть незначних за рівнем шу­мів у години відпочинку і передовсім сну, коли найбільш повна повинні відновлюватись сили людини.

У працівни­ків «шумних» професій може виникнути професійне захворювання - туговухість, основним симптомом якого є поступова втрата слуху, перш за все в області високих частот з наступним поширенням на більш низькі частоти.

Крім безпосереднього впливу на орган слуху шум впливає на різні відділи голов­ного мозку, змінюючи при цьому нормальні процеси вищої нервової діяльності. Цей, так званий, неспецифічний вплив шуму може виникнути навіть раніше ніж зміни в самому органі слуху. Характерними є скарги на підвищену втомлюваність, загальну слабкість, роздратованість, апатію, послаблення пам'яті, погану розумову діяльність і т. п.

Наближено дію шуму різних рівнів можна охарактеризувати наступним чи­ном. Шум до 50 дБА, зазвичай, не викликає шкідливого впливу на людину в процесі її трудової діяльності. Шум з рівнем 50-60 дБА може викликати психологічний вплив, що проявляється у погіршенні розумової діяльності, послабленні уваги, швидкості реакції, утрудненні роботи з масивами інформації тощо. При рівні шуму 65-90 дБА можливий його фізіологічний вплив: пульс учащається, тиск крові підвищується, су­дини звужуються, що погіршує постачання органів кров'ю. Дія шуму з рівнем 90 дБА і вище може призвести до функціональних порушень в органах та системах організму людини: знижується слухова чутливість, погіршується діяльність шлунку та кишківника, з'являється відчуття нудоти, головний біль, шум у вухах. При рівні шуму 120 дБА та вище здійснюється механічний вплив на орган слуху, що проявляється у порушенні зв'язків між окремими частинами внутрішнього вуха, можливий навіть розрив бара­банної перетинки. Звукові хвилі, проникаючи через шкіру, викликають механічні коли­вання тканин організму, внаслідок чого відбувається руйнування нервових клітин, розриви мілких судин тощо.

На основі даних про особливості впливу шуму на організм людини проводять гігієнічне нормування його параметрів.

Нормування та вимірювання шуму

При нормуванні шуму до уваги беруться різні його види. Відповідно до ГОСТ 12.1.003-83 та ДСН 3.3.6.037-99 шуми класифікуються:

1) за характером спектра - широко­смужні, з неперервним спектром шириною більш ніж одна октава, та вузькосмужні або тональні, у спектрі яких є виражені дискретні тони;

2) за часовими характеристиками шуми можуть бути постійними, якщо їх рівень шуму протягом робочої зміни (8 годин) змінюється не більш ніж на 5 дБА та непостійними (мінливі, переривчасті; імпульсні).

Максимальний рівень шуму, що коливається в часі та переривається, не пови­нен перевищувати 110 дБА. Максимальний рівень для імпульсного шуму не повинен перевищувати 125 дБА.

Для визначення відповідності рівнів шуму та рівнів звукового тиску нормованим значенням, а також для порівняльної оцінки різних заходів, спрямованих на зниження шуму на робочих місцях і у виробничому приміщенні використовується: шумомір ШМ-1, вимірювач шуму та вібрації ВШВ-003, акустична вимі­рювальна апаратура фірми RFT (Німеччина) та "Брюль і К'єр" (Данія). Принцип вимірю­вання шуму полягає в наступному: мікрофон для акустичних вимірювань сприймає шум і перетворює механічні коливання в електричні, які підсилюються і, пройшовши коректу­вальні фільтри та випрямляч, регіструються індикаторним приладом чи осцилографом.

Заходи та засоби захисту від шуму

Заходи та засоби захисту від шуму поділяються на колективні та індивідуальні, причому останні застосовуються лише тоді, коли заходами та засобами колективного захисту не вдається знизити рівні шуму на робочих місцях до допустимих значень. Призначення засобів індивідуального захисту (ЗІЗ) від шуму - перекрити найбільш чутливі канали проникнення звуку в організм - вуха. Такі засоби дозволяють одночасно попередити розлад і всієї нервової системи від дії інтенсивного подразника, яким є шум.

До засобів індивідуального захисту від шуму належать ЗІЗ - навушники, протишумові вкладки, шумозаглушувальні шоломи. Вибір 313 обумовлюється видом та характеристикою шуму на робочому місці, зручністю використання засобу при виконанні даної робочої опе­рації та конкретними кліматичними умовами.

До колективних засобів та заходів належать:

1. зменшення шуму в самому джерелі,

2. зменшення шуму на шляху його поширення,

3. організаційно технічні засоби захисту

4. лікувально-профілактичні заходи.

1. Зменшення шуму у самому джерелі - найбільш радикальний засіб боротьби з шумом, що створюється устаткуванням. Ефективність заходів щодо зниження шуму устаткування, що вже працює, досить невисока, тому необхідно максимально знижувати шум в джерелі ще на стадії проектування устаткування за допомогою наступних заходів та засобів: удосконалення кінематичних схем та конструкцій устаткування; проведення статичного та динамічного зрівноважування і балансування; виготовлення деталей, що співударя­ються та корпусних деталей з неметалевих матеріалів (пластмас, текстоліту, гуми); чергування металевих та неметалевих деталей; підвищення точності виготовлення деталей та якості складання вузлів і устаткування; зменшення зазорів у з'єднаннях і шляхом зменшення припусків; застосування мащення деталей, що труться і т. п.

2.Засоби і заходи колективного захисту від шуму, що зменшують шум на шляху його поширення підрозділяють на:

1. Архітектурно-планувальні заходи передбачаються при проектуванні, реконструкції та експлуатації підприємства (цехів, дільниць): раціональне розміщення будівель і споруд на території підприємства, робочих місць, технологічного устаткування, акустичне розміщення зон і режиму руху транспортних засобів та потоків; створення шумозахисних зон.

2. Акустичні заходи передбачають зменшення шкідливого впливу виробничого шуму на працівників шумних виробництв, послаблення передавання його в сусідні приміщення і застосовують для цього - зву­коізоляцію; віброізоляцію; звукопоглинання; вібропоглинання; глушники шуму.

Звукоізоляція є ефективним засобом зменшення рівня шуму на шляху його поширення, що реалізується шляхом встановлення звукоізоляційних перешкод (пе­регородок, кабін, кожухів, екранів.

Метод акустичного екранування застосовується в тих випадках, коли інші ме­тоди малоефективні або недоцільні з техніко-економічної точки зору. Акустичний екран встановлюється між джерелом шуму та робочим місцем і являє собою певну перешкоду на шляху поширення прямого шуму, за якою виникає, так звана, звукова тінь.

3. Організаційно-технічні засоби захисту від шуму передбачають: застосування малошумних технологічних процесів та устаткування, оснащення шумного устатку­вання засобами дистанційного керування, дотримання правил технічної експлуатації, проведення планово-попереджувальних оглядів та ремонтів.

4. До заходів лікувально-профілактичного характеру належать попередній та періодичний медогляд, використання раціональних періодів праці та відпочинку.