Расчет уровня шума в точках, удаленных от источника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине

Безопасность жизнедеятельности

к проведению

Практической работы

Производственный шум и методы защиты от него

Тюмень 2011

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Составитель: Доцент кафедры «Промышленная экология», к.т.н. Старикова Г.В., ассистент кафедры «Промышленная экология» Головкина А.А.

 

@ Тюменский государственный нефтегазовый университет

 

Тюмень 2011

Цель работы

1. Познакомиться с требованиями СНиП 23-03-2003, СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

2. Изучить принципы нормирования уровня производственного шума.

3. Сделать выводы о допустимости рассчитанных шумов.

4. Познакомиться с методами защиты от шумов.

Шумовое загрязнение

 

Шум стал одним из основных загрязнителей окружающей среды. Сильный неожиданный звук и даже небольшой шум, например, звуки ра­дио и, тем более, транспорта, могут привести к эмоциональному и пове­денческому стрессу, нарушить покой человека, вызвать быструю утомляе­мость, звон в ушах, головокружение, усиленное сердцебиение, головную боль, повысить кровяное давление.

Шумовое загрязнение природной среды это негармонические из­менения звуковых характеристик (частоты, периодичности, силы звука и т.п.) в населенных пунктах, жилых и производственных помещениях, превышающие естественный уровень шума. Его источниками являются транспортные средства, промышленные устройства, энергетическое обо­рудование теплоэлектроцентралей, бытовые приборы, поведение людей и др. Практически любые звуки не природного происхождения рас­сматриваются как антропогенное шумовое загрязнение. Шум для окру­жающей среды и человека не менее опасен, чем химические вещества. Та­ким образом, шум - это всякий нежелательный для человека звук.

Шум нарушает прием информации, что влияет на ошибки и травматизм. Он вызывает усталость. При длительном воздействии шума снижается острота слуха, изменяется кровяное давление, ослабляется внимание, ухудшается зрение, происходят изменения в дыхательных центрах, возможно изменение координации движения, значительно увеличивается расход энергии при одинаковой физической нагрузке.

Интенсивный шум является причиной сердечно-сосудистых заболеваний, нарушения нормальной функции желудка и ряда других функциональных нарушений организма человека. В шумных цехах наиболее часты случаи производственного травматизма.

Воздействие шума отражается, прежде всего, на органах слуха. Различают три формы воздействия - утомление слуха, шумовую травму и профессиональную тугоухость. Первая характеризуется острым утомлением клеток уха и может стать причиной развития профессиональной тугоухости. Шумовая травма может возникнуть при воздействии высокого звукового давления - при взрывах, испытаниях мощных реактивных двигателей и т.п. При этом у пострадавших наблюдается головокружение, шум и боль в ушах, а также поражение барабанной перепонки. Профессиональная тугоухость ведет к снижению слуха вплоть до его полной потери.

Звуком называются волнообразно распространяющиеся колеба­тельные движения упругой среды (твердой, жидкой и газообразной) в диа­пазоне частот от 16 до 20000 Гц.

В каждой точке звукового поля давление и скорость распространения волны изменяется во времени. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением (Р, Па).

Звуковое давление обозначается буквой Р и измеряется в Паскалях (Па).

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волн, называется интенсивностью звука I (Вт/м2) в данной точке.

Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью

I = , (1)

где r - плотность среды, кг/м3;

с - скорость звука в этой среде, м/с.

Величины звукового давления и интенсивность звука, с которым приходится иметь дело, находятся в широких пределах.

Так, минимальная величина интенсивности звука, воспринимаемая человеком на частоте f = 1000 Гц, равна I_о = 10^-12 Вт/м2 и называется порогом слышимости. Максимальная величина интенсивности, воспринимаемая человеком, называется порогом болевого ощущения и равна I_max = 10² Вт/м². При этом диапазон звукового давления изменяется от Р₀ = 2 × 10^-5 Па до P_max = 2 × 10² Па.

В практике измерений абсолютными значениями уровня звука и звукового давления не пользуются, а применяют только логарифмическую (децибеловую) шкалу. Это вызвано следующими причинами.

Во-первых, диапазон изменения звука и звукового давления чрезвычайно широк, нормальное человеческое ухо не способно воспринимать незначительные изменения звукового давления.

Во-вторых, как показали эксперименты, реакция уха человека на различную громкость звука имеет логарифмический характер. Поэтому уровень интенсивности определяется по формуле:

L_I = 10 lg (2)

где I₀ - интенсивность звука на пороге слышимости (10-12 Вт/м²).

Если подставить в формулу (1.2) вместо I значение интенсивности на пороге болевого ощущения (I_max = 10² Вт/м²), то получим весь диапазон слухового восприятия (L_{I max} , дБ):

L_{I max} = 10 lg = 140 дБ. (3)

 

Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то

L_I = 10 lg = 20 lg = дБ, (4)

 

где Р_о - пороговое звуковое давление выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности.

Логарифмическая шкала давлений волны позволяет определить лишь физическую характеристику шумов. Слуховой аппарат человека обладает разной чувствительностью к звукам различной частоты, а именно - наибольшей чувствительностью на средних частотах (500-8000 Гц) и наименьшей - на низких (20-200 Гц) и высоких (более 15000 Гц). Поэтому для физиологической оценки восприятия шума используют кривые равной громкости (см. рис. 1), полученные в результате изучения возможности органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.

Уровни громкости измеряются в фонах. За один фон принят уровень громкости эталонного тона частотой 1000 Гц, звуковое давление которого равно порогу слышимости (Р₀ = 2×10^-5 Па).

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха. Наиболее благоприятно воздействие высоких частот.

По частоте шумы делятся на низкочастотные (ниже 400 Гц), среднечастотные (400 - 1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц).

Рис. 1.1 График кривых равной громкости

 

Для определения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивают на октавные и 1/3 октавные полосы. В октавных полосах верхняя граничная частота (f_В) равна удвоенной нижней (f_Н), т.е.

 

f_В / f_Н = 2

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой (f_ср):

f_ср = .

Среднегеометрические частоты стандартизированы и составляют: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц, в котором отношение последующей частоты к предыдущей равно = 2.

Для 1/3 октавной полосы f_В / f_Н = = 1, 26.

По характеру спектра шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный, в спектре которого имеются дискретные тона.

По временной характеристике шум делится на постоянный и непостоянный (колеблющийся во времени - прерывистый, импульсный).

Физиолого-биологическая адаптация человека к шуму невозмож­на. Шум действует и на животных. Шум от пролетающего реактивного самолета, например, угнетающе действует на пчел, они даже теряют способность ориентироваться. Этот же шум убивает личинок пчел, раз­бивает, открыто лежащие яйца птиц в гнезде. При пролете самолетов над оленьими стадами и лежбищами морских котиков у самок возника­ют преждевременные роды.

Уровень шума в 20-30 дБ является естественным фоном, без кото­рого человек не может прожить.

Звук в 130 дБ вызывает болевые ощущения, в 150 дБ становится непереносимым, в 180 дБ вызывает усталость металла, при 190 дБ вы­рываются заклепки из конструкций. Недаром, в средние века существо­вала казнь "под колоколом".

Любой шум достаточной интенсивности и длительности может при­вести к различной степени снижения слуховой чувствительности. Крат­ковременный шум значительной интенсивности (взрыв, хлопок) вызы­вает временную потерю слуха (шумовую травму). В нормальных ус­ловиях через день-два слух восстанавливается. Если воздействие шума продолжается месяцами или годами (на производстве), временный сдвиг порога слышимости переходит в постоянный (тугоухость).

Шумная музыка также притупляет слух. При обследовании группы молодежи установлено, что у 20 % из них слух оказался как у 85-летних стариков.

Шум мешает отдыху и восстановлению сил, нарушает сон. Система­тическое недосыпание и бессонница ведут к тяжелым нервным расстрой­ствам. Он оказывает влияние на зрительный и вестибулярный анализато­ры, снижает устойчивость ясного видения, ослабляет рефлексы.

Кроме слышимых звуков опасны и неслышимые - ультра- и инфра-звуковые. Ультразвуки (частотой более 20 кГц), как и слышимые, дейст­вуют на нервную, сердечно-сосудистую системы и вестибулярный аппарат, терморегуляцию. Инфразвук (менее 16 Гц) действует как физическая нагрузка: под его воздействием возникает утомление, головная боль, голо­вокружение, снижается острота зрения, нарушается кровообращение, по­является чувство страха и т.п.

Влияние шума на организм зависит от возраста, слуховой чувстви­тельности, продолжительности действия, характера. Шум способствует увеличению числа других заболеваний, угнетающе действует на психику. Даже размеренный ход "громких" часов в спальне заставляет сердце чело­века "работать" во сне, подчиняясь их ритму, а не биться в замедленном режиме отдыха.

Безвредный порог шумового загрязнения - 70 дБ. Уровень шума свы­ше 130 дБ может вызвать акустические травмы.

Критической границей для человека является шум в 80 - 90 дБ.

 

Нормирование шума

Нормирование уровня шума проводится по СН 2.2.4/2.8.562-96 дву­мя методами:

1) по спектру, в октавных полосах с частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000Гц;

2) по эквивалентному уровню в дБА.

Первый метод является основным, здесь нормируются уровни шума в децибелах среднеквадратичных уровней звуковых давлений в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами. Шум на рабочих местах продолжительностью более 4 часов не должен превышать нормативных значений уровней звукового давления по категориям выполняемых работ. Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале A шумомера, характеризует чувствительность слухового аппарата человека, имеющего ''завал'' на низких и высоких частотах, и используется для ориентировочной оценки шума, т.к. в этом случае спектр шума неизвестен.

В приложении 1 приведены допустимые уровни звука в производственных, жилых, общест­венных зданиях и на прилегающих территориях.

Для того, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, вводят понятие корректированного уровня шума. Коррекция заключается в том, что вводят, в зависимости от частоты, поправки к уровню звука. Эти поправки стандартизированы в международном масштабе. Коррекция A определяется соотношением:

L_{А окт} = L_окт - DL_{А окт}, (5)

и называется уровнем шума по шкале A и измеряется в дБА. Стандартные значения коррекции DL_{а отк} приведены в табл. 1.1.

 

Таблица 1. Частотная коррекция звука

f	31,5
DLА	41,9	26,3	16,1	8,6	3,2		–1,2	–1,0	–1,0

 

СЛОЖЕНИЕ ШУМОВ

Уровни звука, звукового давления, звуковой мощности, являются логарифмическими величинами, и с ними нельзя непосредственно производить такие действия, как сложение, вычитание и др. Поэтому суммарный уровень звука в (дБ) рассчитывается по формуле:

L_сум = 10 lg å10 ^{0,1 Li} , (6)

где n – общее число слагаемых уровней,

L_i – уровень в данной точке от i – го источника, дБ.

Суммарный уровень в какой-либо точке при одновременной работе двух источников с неодинаковыми уровнями L₁ и L₂ определяются из выражения

L_сум = L_max + ∆ L, (7)

где L_max – больший из двух суммируемых уровней, дБ; ∆ L – поправка, определяемая по разности уровней (L₁ - L₂ ), дБ:

 

Таблица 2

(L1 - L2 ), дБ
∆ L, дБ		2,5			1,5		0,6	0,4	0,2

 

Так, если в помещении установлены два насоса, каждый из которых создает на посту оператора шум с уровнем 92 дБ, то уровень шума на этом посту при одновременной работе двух насосов (т.е. суммарный уровень) не будет равен 92 + 92 = 184 дБ, а составит 95 дБ, так как разность уровней

L₁ - L₂ = 92 – 92 = 0,

соответственно поправка ∆ L = 3 дБ и по формуле (7)

L_сум = 92 + 3 = 95 дБ.

Если один из источников создает шум на 10 дБ больше, чем другие источники, то шумом, изучаемым более слабыми источниками, можно пренебречь, поскольку вклад этих источников в создаваемый суммарный уровень будет меньше 0,5 дБ.

При большом числе неодинаковых источников шума суммирование уровней производится последовательно, по формуле (7) с использованием значений поправок ∆ L для каждой пары последовательно суммируемых уровней.

В случае нескольких одинаковых источников шума суммарный уровень шума (в дБ) в точке, равноудаленной от этих источников, вычисляется по формуле

L_сум = L₁ + 10 lg n, (8)

где L₁ – уровень шума одного источника или один из слагаемых уровней.

Так же определяется сумма нескольких равных между собой уровней. Значения 10 lg n приведены ниже:

 

Таблица 3

Число одинаковых уровней или источников n
10 lg n

Например, если имеется четыре источника шума с уровнем звукового давления 75 дБ, то общий уровень шума будет

L_сум = L₁ + 10 lg 4 = 75 + 6 = 81 дБ,

Пример расчета скорректированного уровня шума приведен в табл. 4.

В строке 1 записываются среднегеометрические частоты октавных полос f(Гц).

В строке 2 записываются величины измеренных уровней шума, соответствующих этим частотам L_окт(дБ).

В строке 3 записываются значения уровней коррекции для октавных полос (см. табл. 1), округленные до ближайшей целой величины DL_А(дБ).

В строке 4 записываются уровни шума в октавных полосах с корректированной поправкой по шкале A, т.е. из значений 2-й строки вычитаются значения 3-й и записываются в строку 4.

L _А = L - DL_{A окт}

В последующих строках записываются попарно просуммированные уровни шумов в октавных полосах и определяется общий уровень шума от всех источников L_окт(дБА), согласно табл.2.

Таблица 4. Пример расчета общего уровня шума

 

f(Гц)
L(дБ)
DLA окт						-1	-1
Уровни в октавных полосах с поправкой L А (дБА)
Результаты по- парного суммирования

ИТОГО L_общ = 46 дБА

РАСЧЕТ УРОВНЯ ШУМА В ТОЧКАХ, УДАЛЕННЫХ ОТ ИСТОЧНИКА

 

Если источник шума и расчетная точка расположены на территории, между ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления , дБ, в расчетных точках следует определять:

При точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор, бульдозер и т.п.) - по формуле

 

L = L_ист – 20lg r + 10 LgФ - 10 Lg Ω, (9)

где L_ист - уровень звуковой мощности источника, дБ;

- расстояние от центра источника шума до расчетной точки, м;

- фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением =1);

- пространственный угол излучения источника, рад. (принимают по табл.5;

 

Таблица 5

№ п/п	Условия излучения и размещения ИШ в пространстве	Угол Ω, рад	Фактор направл	, дБ
	Равномерно в открытое пространство. На расстоянии от ИШ, соразмерном его нескольким габаритами, отсутствуют ограничения излучению звука (ИШ помещен на мачте, колонне)	4
	В полупространство. ИШ находится на плоскости - отражающей поверхности (ИШ помещен на полу, на земле, на стене и т.п.)	2
	В 1/4 пространства. ИШ ограничен близлежащими взаимно перпендикулярными двумя плоскостями - отражающими поверхностями (например, ИШ помещен на полу вблизи стены)
	В 1/8 пространства. ИШ ограничен близлежащими взаимно перпендикулярными тремя плоскостями - отражающими поверхностями (например, ИШ у потолка, в углу комнаты	/2

 

 

Пример: Рассчитать уровень шума в селитебной зоне на расстоянии 60 м от работающего бульдозера, уровень звукового давления которого 85 дБА

 

L = 85 – 20 Lg 60 +10 lg 1 - 10 lg 4 =

= 85 – 35 – 11 = 39 дБА

 

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО СНИЖЕНИЯ УРОВНЕЙ ШУМА

 

Требуемое снижение уровней шума , дБ, в октавных полосах частот или в уровнях звука, дБА, следует определять для каждой расчетной точки. При расчетах шума от транспортного потока улиц и дорог, железнодорожных и трамвайных линий, водного и воздушного транспорта, а также от промышленных зон и отдельных предприятий требуемое снижение уровней шума определяют в уровнях звука на всех стадиях проектирования.

При расчетах шума на стадии ТЭО на рабочих местах в производственных и вспомогательных зданиях и на площадках промышленных предприятий, в расчетных точках помещений жилых и общественных зданий требуемое снижение уровней шума допускается определять в уровнях звука.

Требуемое снижение уровней шума в расчетных точках на стадии рабочего проекта или проекта предприятия, объектов жилищного и гражданского строительства определяют в октавных полосах нормируемого диапазона частот.

Требуемое снижение октавных уровней звукового давления , дБ, или уровня звука , дБА, в расчетной точке в помещении следует определять:

а) при одном источнике шума - по формуле

, (10)

где - октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука от этого источника шума, дБА, рассчитанный в расчетной точке;

 

- допустимый октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука, дБА (определяют по приложению 1);

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: