обеих составляющих поля. При этом наибольшее отражение при входе волны в экран (на первой границе раздела) испытывает электрическая составляющая поля, а при выходе из экрана (на второй границе раздела) наибольшее отражение испытывает магнитная составляющая поля. Для металлических экранов потери на отражение определяются выражением:

					σ			(
	А	= 20lg	94,25				,
	отр				ωµ			(5)

откуда следует, что потери на отражение велики у экрана, изготовленного из материала с высокой проводимостью и малой магнитной проницаемостью.

Потери на многократные отражения в стенках экрана связаны с волновыми процессами в толще экрана и в основном определяются отражением от его границ. Для электрических полей почти вся энергия падающей волны отражается от первой границы (воздух - металл) и только небольшая ее часть проникает в экран. Поэтому многократными отражениями внутри экрана для электрических полей можно пренебречь.

Для магнитных полей большая часть падающей волны проходит в экран, в основном отражаясь только на второй границе (металл - воздух), тем самым создавая предпосылки к многократным отражениям между стенками экрана. Корректирующий коэффициент Амотр многократного отражения для магнитных

полей в экране с толщиной стенки d при глубине проникновения δ равен:

А		1		−	2d		(
	= 20lg		−exp			.
мотр					σ		(6)

Величина Амотр имеет отрицательное значение, т.е. многократные отражения в толще экрана ухудшают эффективность экранирования. С уменьшением эффективности можно не считаться в случаях, когда на данной

частоте выполняется условие d>δ, но им нельзя пренебрегать при применении тонких экранов, когда толщина экрана меньше глубины проникновения.

2.4. Материалы для экранов электромагнитного излучения

Выбор материала экрана проводится исхода из обеспечения требуемой эффективности экранирования в заданном диапазоне частот при определенных ограничениях. Эти ограничения связаны с массогабаритными характеристиками экрана, его влиянием на экранируемый объект, с механической прочностью и устойчивостью экрана против коррозии, с технологичностью его конструкции и т.д.

Металлические материалы.

Применяются для экранирования, изготавливаются в виде листов, сеток

52

и фольги (сталь, медь, алюминий, цинк, латунь). Все эти материалы удовлетворяют требованию устойчивости против коррозии при использовании соответствующих защитных покрытий.

Наиболее технологичными являются конструкции экранов из стали, так как при их изготовлении и монтаже можно широко использовать сварку. Толщина стали выбирается исходя из назначения конструкции экрана и условий его сборки, а также из возможности обеспечения сплошных сварных швов при изготовлении.

Сетчатые экраны проще в изготовлении, удобны для сборки и эксплуатации, обеспечивают облегченный тепловой режим радиоэлектронной температуры. Для защиты от коррозии сетки целесообразно покрывать антикоррозийным лаком. К недостаткам сетчатых экранов следует отнести невысокую механическую прочность и меньшую эффективность экранирования по сравнению с листовыми экранами.

Монтаж экранов из фольги достаточно прост, крепление фольги к основе экрана проводится чаще всего с помощью клея.

Диэлектрики.

Сами по себе диэлектрики не могут экранировать электромагнитные поля. Поэтому они чаще всего встречаются в сочетании либо с проводящими включениями, либо с дополнительными металлическими элементами и конструкциями.

Экраны из композиционных материалов представляют собой сложные образования, содержащие в своей основе проводящие или полупроводящие включения, в которых связующим звеном выступают аморфные диэлектрики полимеры, в совокупности образующие упорядоченные цепочечные плоские или объемные структуры.

На практике для улучшения экранирующих свойств диэлектрических экранов без существенного изменения их массы и конструкционных характеристик применяют проводящее покрытие экранов напылением металлов в виде тонких пленок или оклеивание проводящей фольгой.

Для улучшения защитных свойств диэлектрических экранов наряду с применением проводящих покрытий используют армирование диэлектрических экранов тонкой металлической сеткой.

Если у сетки размер ячейки d ≤ 12 λ , то сетчатый экран по своим

защитным свойствам близок к однородному металлическому экрану, но с несколько меньшим значением удельной проводимости материала экрана.

Стекла с токопроводящим покрытием.

Должны обеспечивать требуемую эффективность экранирования при ухудшении их оптических характеристик не ниже заданных граничных значений. Электрические и оптические свойства стекол с токопроводящим покрытием зависят от природы окислов, составляющих пленку, условий и методов ее нанесения и свойств самого стекла. Наибольшее распространение

53

получили пленки на основе оксида олова, оксида индия — олова и золота, так как они обеспечивают наибольшую механическую прочность, химически устойчивы и плотно соединяются со стеклянной подложкой.

Специальные ткани.

Содержат в своей структуре металлические нити, наличие которых приводит к отражению электромагнитных волн. Такие ткани предназначены для защиты от электромагнитного поля в диапазоне сверхвысоких частот. Они могут также быть использованы для изготовления специальных костюмов для индивидуальной биологической защиты.

Токопроводящие краски.

Создаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих компонентов, пластификатора и отвердителя. В качестве токопроводящих составляющих используются графит, сажа, коллоидное серебро, окиси металлов, порошковая медь, алюминий.

Электропроводный клей.

Создается на основе эпоксидной смолы, заполняемой металлическими порошками (железо, кобальт, никель и др.). Электропроводный клей обладает высокой прочностью на отрыв, высокой удельной электропроводностью, химической стойкостью к влаге и различным агрессивным средам, обеспечивает незначительную усадку после отвердения. Электропроводный клей применяется наряду с пайкой, сваркой и болтовым соединением, а также в целях электромагнитного экранирования.

Радиопоглощающие материалы.

Могут применяться в качестве покрытий различных поверхностей с целью уменьшения отражения от этих поверхностей электромагнитных волн. Принцип действия таких материалов заключается в том, что падающая на них электромагнитная волна преобразуется внутри их структуры в другие виды энергии. При этом имеют место явления рассеяния, поглощения, интерференции, а в ряде покрытий и дифракции электромагнитных волн. В зависимости от свойств радиопоглощающие материалы-покрытия могут быть широкодиапазонными и узкодиапазонными.

Структуру широкодиапазонных радиопоглощающих материалов образуют частицы ферромагнетика, введенные в слой изоляционного материала из немагнитного диэлектрика. Узкодиапазонные покрытия изготавливают из различных пластмасс и каучука. Чтобы такие покрытия обладали поглощающими свойствами, в их состав вводят ферромагнетики с примесями сажи или порошка графита в качестве поглотителя.

Радиопоглощающие материалы, используемые в качестве покрытий, могут быть однослойными, многослойными с переменными от слоя к слою параметрами, а также структурно неоднородными, т.е. с включением в состав материала различного рода структур, например дифракционных решеток.

54

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

3.1.Порядок расчета

1)Расчет толщины защитного экрана по мощности ЭМИ.

Защита от прямого луча передающего устройства осуществляется следующим образом:

а) определяем мощность электромагнитного излучения N по формуле:

N= Pn·Gпер /2π(R)2, Вт/м2,

(7)

где Pn – мощность излучения передающего устройства, Вт;

Gпер – коэффициент направленности антенной системы передатчика; R – расстояние от излучающей антенны передатчика, м;

б) определяем необходимую величину коэффициента ослабления электромагнитного поля (М) по формуле:

1/М=N/D,

(8)

где D – допустимая доза ЭМИ, мкВт/см2;

в) определяем толщину стенок защитного экрана из выбранного материала по формуле:

z= - In M/ √(2ω*ρ*μ) , м,

(9)

где ω – круговая частота, об/с, ω=2πf;

f– частота ЭМП, Гц;

ρ– удельное сопротивление, Ом*м; μ – магнитная проницаемость, Гн/м.

Для электропроводящих материалов: ρ <<1, μ >>1.

2)Проверка правильности расчета толщины экрана.

Проверка правильности расчета толщины экрана по обеспечению требуемой эффективности защиты от электрической составляющей ЭМП определяется следующим образом:

а) требуемая эффективность экрана Этр определяется следующим соотношением:

Этр = 20 lg Ео/Еэ , дБ,

(10)

где Ео - напряженность поля в рабочей зоне в отсутствии экрана, В/м,

55

Еэ - напряженность электрического поля при наличии экрана, выполненного в виде кожуха из металлического листа; может быть рассчитана по известным характеристикам материала, из которого он изготовлен, с учетом волнового сопротивления среды, В/м;

б) фактическое ослабление Эф (эффективность экранирования) определяется по формуле:

Эф=20 lg [√(δ/ρ*Lе) *3√(λ /Rэ) * 2,7 3πd/m * (1-πm/ λ)6] , дБ,

(11)

где λ – длина волны электромагнитного поля, м; d – толщина экрана, м;

m – наибольший размер технологических отверстий ,м; Rэ – эквивалентный радиус экрана, м;

ρ – удельное сопротивление материала экрана, Ом*м; δ – глубина проникновения, т.е. расстояние на котором напряженность поля

уменьшается в 2,7 раза, м.

Волновое сопротивлениеLе определяется выражением если 2πRэ/ λ <<1:

Lе= Lо* λ /2πRэ, Ом ,	(12)
где Lо – волновое сопротивление воздуха,
Lо=377 Ом, при условии 2π Rэ/ λ >> Lе ~377 Ом.	(13)
В свою очередь, глубина проникновения:
δ = 0,03 √ (λ* ρ/ μ) , м,	(14)
где μ – магнитная проницаемость, Гн/м.
Эквивалентный радиус экрана рассчитывается по формуле:
Rэ = 3√(3 /4π *b*l*h) , м,	(15)
где b, l, h - размеры экрана (короба), м.

Эффективность экранирования Эф показывает, во сколько раз ослабляется ЭМИ. Рассчитанная эффективность Эф выражена в децибеллах.

Должно соблюдаться условие: Этр ≤ Эф, где Этр получено ранее в п. 1.1. В противном случае необходимо либо уменьшить размеры технологических отверстий m, либо увеличить эквивалентный радиус экрана R3.

56

При оценке эффективности экранирующих устройств исходными данными являются геометрические размеры экрана и технологических проемов, электрические и магнитные характеристики материала экрана, волновое сопротивление воздуха, длина волны излучения, напряженность электрического поля в рабочей зоне и длительность пребывания в ней.

3) Проверка правильности расчета толщины экрана по обеспечению требуемой эффективности защиты от магнитной составляющей ЭМП.

Проверка правильности расчета толщины экрана по обеспечению требуемой эффективности защиты от магнитной составляющей ЭМП определяется следующим образом:

а) определяем плотность потока энергии N (мощность ЭМИ) по формуле

(7);

б) определяем напряженность магнитной составляющее ЭМП по формуле:

Н=√N/377 , А/м;

предельно допустимый уровень (ПДУ) напряженности магнитного поля не должен превышать 8 кА/м, т.е. Ндоп ≤ 8 кА/м;

в) сравниваем значение Н со значением Ндоп (т.е. Н << 8кА/м), делаем вывод, что напряженность магнитной составляющей ЭМП не является ограничивающим фактором даже без применения экрана.

3.2. Пример расчета.

Задача 1 Определить толщину защитного экрана от ЭМИ. Исходные данные:

Рп=500 Вт;

длина волны λ=1 мм (f=3*1011 Гц – УКВ);

Gпер=500;

R=15м;

материал экрана – сталь;

ρ=10-7 Ом·м; μ=180 Гн/м.

Решение:

1. Определяем плотность потока энергии ЭМИ:

N = 500*500*106/ 2*3,14*(15*102)2=17692,85 мкВт/см2.

2. Определяем необходимую величину коэффициента послабления ЭМП:

1/М=N/D;

1/М=1769,285, отсюда находим М:

М=1/1769,285=0,0005.

3. Находим толщину стенок защитного экрана:

57

Z=-ln 0,0005/ √(2*2*3,14*3*1011*10-7*180) =9,2*10-4 м = 0,92 мм.

Контрольные вопросы:

1.Что такое ЭМП (дать определение)?

2.Какими бывают магнитные поля?

3.Каким образом влияет магнитное поле на организм человека?

4.Каким образом нормируется магнитное поле?

5.Какие бывают методы защиты от ЭМП?

6.Назовите инженерно-технические методы и средства защиты от

ЭМП.

7.Что представляет собой процесс экранирования ЭМП?

8.Назовите виды защитных экранов.

9.Перечислите источники и виды ЭМП.

Список литературы:

1.Кирикова О.В., Переездчиков И.В. Защита от электромагнитных полей. - МГТУ, 1992г.- 74с.

2.Монахов А.Ф. Защита от электромагнитных полей технологических установок в электронной промышленност. - М., МЭИ, 1992. – 72с.

3.Рудаков М.Л. Электромагнитная безопасность в промышленности. -

СПб., 1999.-91с.

4.Горский А.Н., Васильева Л.К. Электромагнитные излучения и защита от них. - СПб., 2000. – 101с.

5.Бузов Г.А., Калинин С.В., Кондратьев А.В. Защита от утечки информации по техническим каналам: Учеб. пособие для подготовки экспертов системы Гостехкомиссии России. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. – 416 с.

6.Ярочкин В.И. Информационная безопасность: Учеб. для ВУЗов. Изд. 2-е. - Минск: Академический проект, 2005. – 544 с.

58

Таблица 8

Варианты заданий

п/п№	Мощность излучения Вт,nР	волныДлина ммλ,	Частота Гц,f	.Коэф направленности перG	Расстояние м,R	Материал	Магнитная проницаемость м/Гнμ,	Удельное сопротивление м*Омρ,	дозаДопустимая 2см/мкВт,D	Размет технологического отверстия м,m	м,b		l		h
											Размеры
												экрана
1.	100	100	300000000	400	10	алюминий	600	0,005	1000	0,5	2		1,5		1
2.	150	30	10000000000	500	5	медь	800	0,00000001	1000	0,5	2		2		1
3.	200	10	30000000000	500	3	сталь	480	0,0000001	1000	0,4	2		1,5		1
4.	250	3	1E+11	300	10	медь	800	0,00000001	100	0,3	2		1,5		1
5.	300	1000	300000000	400	15	алюминий	600	0,00000005	100	0,3	1,5		1		0,5
6.	350	300	1000000000	200	5	сталь	480	0,0000001	100	0,3	1,5		1		0,5
7.	400	100	3000000000	300	30	алюминий	800	0,00000005	10	0,2	2		1,5		1
8.	450	10	30000000000	500	10	медь	600	0,00000001	10	0,2	3		2		1
9.	500	3	1E+11	400	15	сталь	480	0,0000001	10	0,2	3		2		1
10.	550	1	3E+11	600	10	алюминий	600	0,00000005	100	0,3	3		1,5		1
11.	600	10	30000000000	400	2	медь	800	0,00000001	100	0,3	2,5		2		1,5
12.	200	100	3000000000	200	4	сталь	480	0,0000001	1000	0,5	3		2,5		2
13.	300	300	1000000000	200	6	медь	800	0,00000001	100	0,4	2		1		0,5
14.	400	1000	300000000	300	8	алюминий	600	0,00000005	100	0,3	1,5		1		0,5
15.	300	30	10000000000	400	5	сталь	480	0,0000001	10	0,3	1,5		1		0,5
16.	500	300	1000000000	400	5	сталь	480	0,0000001	10	0,2	3		2,5		0,5
17.	475	10	30000000000	500	10	медь	800	0,00000001	10	0,4	2		2		2

59

18.	550	100	3000000000	400	3	сталь	480	0,0000001	1000	0,5	2,5	1,5	1
19.	450	300	1000000000	600	8	алюминий	600	0,00000005	100	0,3	3	1	0,5
20.	300	1000	300000000	300	5	сталь	480	0,0000001	10	0,5	1,5	2	1
21.	280	10	30000000000	400	7	медь	800	0,00000001	1000	0,3	2,5	1	0,5
22.	620	100	3000000000	200	5	сталь	480	0,0000001	10	0,4	2	1,5	2
23.	350	30	10000000000	200	6	алюминий	600	0,00000005	100	0,5	3	2	1
24.	300	1000	300000000	600	15	сталь	480	0,0000001	1000	0,3	1,5	2,5	0,5
25.	400	30	10000000000	400	2	медь	800	0,00000001	100	0,4	2	1	2

60

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 11

ОЦЕНКА УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА НА ПРОИЗВОДСТВЕ

Цель практического занятия - закрепление теоретических знаний, полученных при изучении раздела «Анализ методов оценки и прогнозирования уровня безопасности труда на производстве», формирование навыков по расчету, анализу и принятию решений по обеспечению повышения безопасности труда на конкретном производстве.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Методы оценки уровня безопасности производства условно можно разделить на следующие группы:

технические;

экспертные;

статистические;

вероятностные.

Все эти методы базируются на статистическом материале о несчастных случаях (акты Н-1, акты специального расследования, материалы о расследовании несчастных случаев, прилагаемые к актам). Рассмотрим более подробно каждую из вышеперечисленных групп методов оценки.

1.1. Технические методы оценки служат для получения данных об уровне травматизма на производстве, его основных причинах и травмирующих факторах, на основании которых разрабатываются технические мероприятия по недопущению в дальнейшем данных причин, приведших к несчастным случаям.

Технические методы оценки производства позволяют раскрыть качественную картину развития опасных событий при несчастном случае.

Основные технические методы - монографический (описательный) и топографический.

1.1.1. Основная цель монографического метода оценки производства - всесторонний анализ и оценка параметров производственной системы «человек-машина-среда», условий труда и его безопасности.

Например, анализ условий труда с помощью монографического метода сводится к выявлению и оценке параметров производственной среды, характеризующих: место происшествия несчастного случая; средства механизации технологических процессов; методы и средства обеспечения безопасности труда (в т.ч. и документацию на производство работ); действие человека (исполнителя) как субъекта труда и объекта опасности; систему управления как инструмент организации производственного процесса.

Монографический метод широко применяется в расследовании

61

несчастных случаев и для контроля соответствия фактических параметров производственной системы нормативным параметрам, которые призваны обеспечивать безопасность труда при выполнении технологических процессов.

1.1.2. Основная цель топографического метода – всесторонний качественный анализ и оценка мест проявления производственной опасности, вызвавшей травму.

Метод позволяет в наглядной форме (на плане, схемах участка и рабочих мест) выявить места, где произошло опасное событие (травма).

Например, анализ и оценку процесса развития производственной опасности (опасного события) можно осуществить по следующей схеме:

опасное событие (опасный производственный фактор);

причины возникновения опасного события (производственного

фактора);

причины возникновения травмирующего фактора;

причины воздействия травмирующего фактора на человека и т.д. Данная схема указывает направления разработки мероприятий по

предупреждению проявления производственных опасностей и может быть использована также при монографическом, статистическом, вероятностном и других методах исследований.

Отметим, что разновидностями технических методов являются:

социологический;

социально-психологический;

психофизиологический;

правовой и др.

1.2.Метод экспертных оценок уровня безопасности производства базируется на математической обработке качественной информации - методом ранговой корреляции. Сущность его заключается в оценке степени влияния факторов производственной среды на изучаемую функцию возможно большим числом специалистов (экспертов) с присвоением факторам соответствующего ранга. Как правило, наиболее влиятельному фактору присваивается ранг «1» и далее, по мере убывания влияния, «2», «3», «4» и т.д.

Обычно при отборе факторов стремятся привлечь к их ранжированию экспертов, имеющих разное отношение к изучаемому вопросу: технических экспертов, непосредственных участников технологических процессов, административных и технических руководителей. Мнения экспертов сводятся в таблицу-матрицу рангов. По данным таблицы определяют коэффициент ранговой корреляции, который характеризует степень согласованности мнений экспертов. Сумма квадратов отклонений суммы рангов факторов от средней суммы рангов будет иметь максимальное значение тогда, когда все эксперты дадут одинаковую ранжировку. По результатам ранжировки экспертами всех групп высказываются определенные предложения о принятии соответствующих мер по каждому изучаемому фактору.

1.3.Статистические методы оценки уровня безопасности производства

62

основываются на методах математической обработки статистического материала о производственном травматизме для определения относительных показателей уровня безопасности (опасности) производства за определенный промежуток времени (полугодие, год, пятилетку и т.д.).

Различают следующие статистические методы:

метод оценки по коэффициентам частоты и тяжести травматизма;

корреляционный метод оценки.

1.3.1.Коэффициент частоты травматизма показывает, какое

количество пострадавших в результате несчастных случаев за отчетный период приходится на 1000 человек среднесписочного состава работающих, т.е.

	Aчеловек3
Кч =	10 ,		,	(1)
	Bна 1000 трудящихся

где A - численность пострадавших за отчетный период (год, пятилетку), чел.; B - среднесписочная численность работающих в отчетном периоде, чел. Одним из недостатков показателя частоты травматизма, получаемого по выражению (1), является использование для его расчета общей численности трудящихся (списочный состав), тогда как опасности травмирования

подвергается только явочный состав работающих.

Международное бюро труда (МТБ) рекомендует использовать для оценки частоты травматизма выражение:

Кч =	A	106 ,	(2)
	T

где T - общее число отработанных, человеко-часов за отчетный период;

106 = 1000000 чел.∙час.

Кроме того, коэффициент частоты травматизма рассчитывается также и по количеству добытого полезного ископаемого за отчетный период по выражению:

Кч =	A	106 ,	(3)
	Д

где Д - количество добытого полезного ископаемого за отчетный период, т. Поскольку коэффициент частоты не учитывает тяжести травматизма,

вторым основным показателем оценки уровня безопасности (опасности) производства является коэффициент тяжести травматизма:

	Hдней нетрудоспособности
Кт =	,		,	(4)
	Aна одного пострадавшего

63

где H - суммарное количество дней нетрудоспособности у всех пострадавших (кроме умерших), временная нетрудоспособность которых закончилась в отчетном периоде.

Коэффициент тяжести в данном виде показывает среднюю продолжительность нетрудоспособности в рабочих днях, приходящуюся на одного пострадавшего. При расчете коэффициента тяжести травматизма не учитываются несчастные случаи со смертельным исходом. Последние учитываются отдельно.

Кроме того, для более полной оценки состояния безопасности на предприятиях пользуються еще общим показателем травматизма Ко, равным:

Ко = Кч Кт .

(5)

Приведенные выше коэффициенты частоты и тяжести травматизма, широко используемые в настоящее время для оценки уровня безопасности (опасности) производства, обладают существенными недостатками: не позволяют увидеть истинные причины и параметры (факторы) производственной среды, от которых зависит безопасность (опасность) труда, так как отражают и обобщают уже случившиеся факты травмирования людей; неприемлемы для оптимизации технологических параметров, при которых уровень травматизма был бы минимальным или полностью отсутствовал, и научного прогнозирования уровня безопасности труда при оценке различных вариантов технических решений или проектировании новых производств.

Например, показатель частоты травматизма на 1 млн. т добытого полезного ископаемого несовершенен, так как с ростом добычи полезного ископаемого (произведенной продукции) данный показатель всегда будет уменьшаться, даже если численность травмирующихся не растет, а остается на прежнем уровне. Повышение производительности труда без снижения уровня травматизма в абсолютных показателях приводит к ошибочному мнению, что с ростом производства продукции (производительности труда) растет и безопасность труда.

По заболеваемости определяют показатели – частоты случаев Пч, дней нетрудоспособности Пн и средней длительности (тяжести) заболевания Пт – по формулам:

Пч =100D	,		(6)
B
Пн =100H1		,	(7)
B
Пт =100H1		,	(8)
D

64

где D – число случаев заболеваний за исследуемый период;

H1 – число оплаченных дней нетрудоспособности по заболеваниям за этот период.

1.3.2. Корреляционный метод оценки безопасности производства базируется на математических методах корреляционного анализа производственной безопасности (опасности). Цель метода - получение корреляционных зависимостей интенсивности травматизма от основных параметров системы «человек-машина-среда».

Например, при добыче угля на безопасность труда шахтеров оказывают влияние как горно-геологические факторы, так и технологические параметры угледобычи. Поэтому интенсивность травматизма при подземной добыче угля можно выразить многофакторной регрессионной моделью вида:

λ = f (m,α,v, L, B),

(9)

где λ - интенсивность травматизма, чел/мес; m - мощность пласта, м;

α - угол падения пласта; ν - средняя скорость подвигания очистного забоя, м/мес; L -длина лавы, м;

В– списочный состав трудящихся, занятых очистной выемкой, чел.

1.4.Вероятностный метод оценки уровня безопасности производства можно использовать для определения как фактического, так и прогнозного уровней безопасности. Он позволяет определять оптимальные параметры системы «человек-машина-среда» для конкретных условий с целью снижения производственного травматизма и повышения безопасности труда.

Исследованиями в МГГУ установлено, что динамика травматизма во времени удовлетворительно описывается законом Пуассона в виде:

S = exp[-λT],

(10)

где S - вероятность того, что за время Т не произойдет ни одной травмы;

λ- интенсивность травматизма за время Т.

Спомощью выражения (10) можно оценить фактический уровень безопасности труда (прогнозный), на который можно рассчитывать при внедрении нового проекта, т.е. оценить качество решений на перспективу.

2.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

2.1.Вычисляем по годам пятилетки по формуле (1) коэффициент частоты травматизма (Кч) по значениям, приведенным в табл. 1.

65

Кч2004 = 7006 103 =8,57;

Кч2005 = 6805 103 = 7,35;

Кч2006 = 6233 103 = 4,82; Кч2007 = 6204 103 = 6,45; Кч2008 = 6056 103 = 9,92.

2.2. Вычисляем по годам пятилетки по формуле (4) коэффициент тяжести травматизма (Кт) по значениям, приведенным в табл. 1.

Кт2004 = 2176 106 = 36,17, Кт2005 = 1495 106 = 29,80,

Кт2006 = 1113 106 = 37,

Кт2007 = 1224 106 = 30,50, Кт2008 = 2656 106 = 44,17.

2.3. Вычисляем среднее значение коэффициентов Кч и Кт за пятилетний период.

Кч,сред =	1	5	Кч (i)=	8,57 +7,35 +4,82 +6, 45 +9,92	= 7,42,
	5	∑i=1		5
Кт,сред =	1	5	Кт (i)=	36,17 +29,80 +37 +30,50 +44,17		= 35,53.
	5	∑i=1		5

2.4.Вычисляем значение общего коэффициента (Ко) по годам за пятилетний период.

Ко2004 = Кч2004 Кт2004 =8,57 36,17 = 309,98,

Ко2005 = Кч2005 Кт2005 = 7,35 29,80 = 219,03,

Ко2006 = Кч2006 Кт2006 = 4,82 37 =178,34,

Ко2007 = Кч2007 Кт2007 = 6,45 30,50 =196,73,

66

Ко2008	= Кч2008 Кт2008 = 9,92 44,17 = 438,17.
2.5. Строим графики изменений Кч, Кт					и Ко	за	пятилетку		на основании
расчетных данных.
	50,00									500
	45,00						438,17		44,17	450
	40,00		К							400
	35,00	36,17		37,00						350
Кч, Кт	30,00	309,98	29,80				30,50			300
	25,00			Ко						250	Ко
			219,03
	20,00						196,73			200
				178,34
	15,00									150
	10,00	8,57	7,35	Кч					9,92	100
							6,45
	5,00			4,82						50
	0,00									0
		2004	2005	2006		2007		2008
				Годы
	Рис. 1. Изменение коэффициентов Кч, Кт и Ко за пятилетку.

2.6.Вычисляем значения частоты заболеваемости (Пч) по годам за

пятилетку.

Пч2004 =10070085 =12,14,

Пч2005 =10068059 =8,68,

Пч2006 =10062325 = 4,01,

Пч2007 =10062011 =1,78,

Пч2008 =10060523 = 3,8.

2.7.Вычисляем значения дней нетрудоспособности по заболеваемости (Пн) по годам за пятилетку.

67

Пн2004 =10070061 =8,71,

Пн2005 =100217680 = 31,91,

Пн2006 =10062380 =12,84,

Пн2007 =100360620 = 58,06,

Пн2008 =100111605 =18,34.

2.8.Вычисляем значения тяжести заболевания (Пт)по годам за

пятилетку.

Пт2004 =1008561 = 71,76,

Пт2005 =10021759 = 367,80,

Пт2006 =1008025 = 320,

Пт2007 =10036011 = 327272,72,

Пт2008 =10011123 = 482,61.

2.9.Строим графики изменений Пч, Пн и Пт за пятилетку на основании расчетных данных и делаем выводы о состоянии уровня безопасности труда и профзаболеваемости за пятилетку на базе сравнения ежегодных значений Кч и

Кт со средним значением их по пятилеткам, аналогично сравниваем показатели заболеваемости Пч, Пн, Пт и предлагаем мероприятия по повышению безопасности труда.

В выводах и рекомендациях следует учесть, что частота травматизма зависит в основном от ошибочных действий рабочих, а тяжесть - от некомпетентности ИТР.

68

	70				Пт	327272,72		350000
	60					58,06		300000
	50							250000
	40							200000
,
Пч, Пн
			31,91					150000	Пт
	30
		Пн						100000
	20						18,34	50000
		12,14
				12,84
	10
		8,71	8,68367,8	320			482,61	0
		71,76		4,01	Пч		3,8
	0					1,78		-50000
		2004	2005	2006		2007	2008
				Годы
		Рис. 2. Изменение коэффициентов Пч, Пн и Пт за пятилетку.

69

													Варианты заданий																	Таблица №1
№ варианта																	Годы
				2004						2005							2006							2007						2008
		A	B	H	H1	D		A	B	H	H1	D			A	B		H	H1	D		A	B	H	H1	D		A	B		H	H1	D
1		2	3	4	5	6		7	8	9	10	11			12	13		14	15	16		17	18	19	20	21		22	23		24	25		26
1		6	700	217	61	85		5	680	149	217	59			3	623		111	80	25		4	620	122	360	11		6	605		265	111		23
2		4	520	130	154	97		2	490	80	130	63			3	470		110	311	11		5	463	160	169	23		7	450		290	110		62
3		7	540	260	123	36		8	510	311	260	45			5	503		156	130	23		2	490	97	271	62		6	470		202	156		94
4		8	710	311	91	28		4	630	130	311	23			2	629		87	214	62		6	594	251	143	94		9	560		360	87		59
5		2	670	68	149	45		7	650	214	68	54			5	642		111	190	94		3	606	133	306	59		5	580		169	111		63
6		4	690	142	80	59		3	670	190	142	87			4	656		196	123	59		4	643	220	304	63		6	610		271	196		45
7		1	680	61	311	63		4	640	123	61	75			2	631		37	62	63		3	621	64	318	45		5	590		143	37		26
8		5	710	154	130	45		2	690	62	154	25			3	620		112	203	45		6	602	233	111	26		8	580		306	112		37
9		3	600	123	214	23		6	580	203	68	11			4	562		173	48	26		1	541	44	110	37		7	512		304	173		46
10		3	540	91	190	54		2	500	48	265	23			1	493		13	154	37		2	483	29	265	46		7	440		318	13		15
11		5	680	149	123	87		6	605	111	290	62			6	620		265	123	46		6	605	217	290	15		3	680		111	62		95
12		2	490	80	62	75		4	450	110	202	94			7	463		290	91	15		4	450	130	202	95		3	490		110	203		85
13		8	510	311	203	25		7	470	156	360	59			6	490		202	149	95		7	470	260	360	85		5	510		156	48		97
14		4	630	130	48	11		8	560	87	169	63			9	594		360	80	85		8	560	311	271	97		2	630		87	111		36
15		7	650	214	265	23		2	580	111	271	45			5	606		169	271	97		2	580	68	143	36		5	650		111	110		28
16		3	670	190	290	62		4	610	196	143	26			6	643		271	143	36		4	610	142	306	28		4	670		196	196		31
17		4	640	123	202	94		1	590	37	306	37			5	621		143	306	28		1	590	61	304	31		2	640		37	37		46
18		2	690	62	360	59		5	580	112	304	46			8	602		306	304	31		5	580	154	318	46		3	690		112	112		37
19		6	580	203	169	63		3	512	173	318	15			7	541		304	318	46		3	512	123	111	37		4	580		173	173		46
20		2	500	48	271	45		3	440	13	111	95			7	483		318	111	15		3	440	91	110	46		1	500		13	13		15
21		4	690	154	143	26		2	470	62	110	85			5	606		112	110	95		3	631	233	265	15		6	580		61	62		95
22		1	680	123	306	37		4	560	203	265	97			6	643		173	265	85		4	620	44	290	95		3	512		154	203		85
23		5	710	91	304	46		1	580	48	290	36			5	621		13	290	97		1	562	29	202	85		4	440		123	149		97
24		3	600	149	318	15		5	610	111	202	28			8	602	265		202	36		6	493	217	360	97		3	680		91	80		36
25		3	540	80	112	95		3	605	110	360	31			7	541	290		48	28		7	620	130	112	56		6	490	149		271		28

Примечание:A - численность пострадавших за отчетный период (год, пятилетку), чел.; B - среднесписочная численность работающих в отчетном периоде, чел; H - суммарное количество дней нетрудоспособности у всех пострадавших (кроме умерших), временная нетрудоспособность которых закончилась в отчетном периоде. H1 – число оплаченных дней нетрудоспособности по заболеваниям за этот период.

70

Контрольные вопросы

1.Какие методы оценки уровня безопасности Вы знаете?

2.Что отражает коэффициент частоты травматизма (Кч) в единице измерения?

3.Что отражает коэффициент тяжести травматизма (Кт) в единице времени?

4.Назовите технические методы оценки уровня безопасности?

5.Какие методы оценки безопасности Вы изучали в данной работе?

Список рекомендуемой литературы

1.Безопасность жизнедеятельности. Учебник под ред. К. З. Ушакова. – М.:

МГГУ, 2000г.

2.Охрана труда. Под ред. К. З. Ушакова. – М.: Недра, 1986г.

3.Справочник по технике безопасности и промышленной санитарии. Под ред. И. А. Бабокина. – М.: Недра, 1977.

71

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №12

НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

Цель практического занятия – расширение и закрепление ранее полученных теоретических знаний по разделу «Вибрация», формирование практических навыков оперирования параметрами вибрации и определения их соответствия действующим нормам.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Человек в современном обществе постоянно соприкасается с вибрационными явлениями: на производстве, в транспорте, в быту. Источниками вибрации являются разнообразные машины, технологическое оборудование и транспортные средства. Воздействие вибрации на человека возрастает, что вызывает необходимость ограничения этого воздействия путем совершенствования нормирования вибрации и средств защиты от ее действия.

1.1. Физические характеристики

Большинство наблюдаемых в природе и технике процессов являются колебательными. В технике, особенно в машиностроении, зачастую используется термин «вибрация». Обычно он используется там, где колебания имеют относительно малую амплитуду и не слишком низкую частоту. Так, например, движения маятника часов не рассматриваются как вибрация, хотя и являются колебательными.

Вибрация передается по жидким или твердым средам. Имеются множественные аналогии между вибрацией и шумом. В процессе вибрации механизму или телу человека передается энергия вибрационного процесса. Источниками вибрации являются различные неуравновешенные силовые воздействия, возникающие в механических системах.

Вибрации, встречающиеся в технике, обычно имеют характер, близкий к гармоническому, или же могут быть представлены в виде наложения нескольких гармонических колебаний.

Гармоническим считается колебание, при котором отклонение колеблющейся точки от положения равновесия - виброперемещение x(t) изменяется по синусоидальному закону

x(t) = Aп sin(ωt +ϕ) ,

(1)

где Aп – амплитуда виброперемещения, м;

ϕ- начальная фаза колебаний в момент времени t = 0;

ω= 2πf − круговая частота, рад/с; f − частота колебаний, Гц.

Дополнительно к виброперемещению вибрация характеризуется

72

виброскоростью v(t) и виброускорением a(t). Эти параметры вибрации являются соответственно первой и второй производными по времени от виброперемещения x(t), т.е. определяются следующими соотношениями:

v(t) = Aпωcos(ωt +ϕ) ,	(2)
a(t) = − Aпω2 sin(ωt +ϕ) ,	(3)
Таким образом, амплитудные значения виброскорости	Av и
виброускорения Aa соответственно равны
Av = Aп ω ,	(4)
Aa = Av ω = Aп ω2 .	(5)

Очевидно, что все неблагоприятные последствия вибрации возрастают с увеличением значений виброперемещения, виброскорости, виброускорения. Поэтому имеет смысл оперировать только наибольшими значениями этих параметров. Таковыми согласно выражениям (1), (2) и (3) являются

амплитудные значения виброперемещения - Aп , виброскорости - Av и

виброускорения- Aa .

На практике представляет интерес зависимость от времени именно указанных амплитудных значений, а не мгновенных, отраженных выражениями

(1), (2) и (3).

Выбор параметра для характеристики вибрации связан с учитываемым диапазоном частот. В соответствии со сложившейся практикой при широком частотном диапазоне оперируют виброускорением, а при низкочастотной вибрации используют виброперемещение или виброскорость.

На практике обычно имеют дело с полигармоническими колебаниями, представляющими собой совокупное воздействие множества гармоник. В этом случае характеризующая вибрацию величина (виброперемещение, виброскорость или виброускорение), отражаемое обобщенной переменной w(t) записывается в виде суммы учитываемых гармоник величины следующим образом:

w(t) = ∑kn=1 Ak sin(kωt +ϕk ) ,

(6)

где Ak, ϕk - амплитуда и начальная фаза k-й гармоники.

Спектр полигармонического колебания, как совокупность амплитуд

73

составляющих его гармоник, является дискретным (линейчатым). Колебаниям, имеющим случайный характер, соответствует непрерывный спектр. Примеры некоторых колебательных процессов даны на рис. 1.

Рис. 1. Примеры колебательных процессов

а– гармонические колебания; б – периодические колебания прямоугольной формы;

в– случайные колебания.

На практике обычно имеют дело со смешанной вибрацией, содержащей как периодические, так и случайные компоненты. В реальных машинах и механизмах всегда имеют место отклонения от строгой периодичности в процессе их работы. Это приводит к появлению флуктуации по амплитуде и по частоте колебаний (флуктуации – случайные отклонения от средних значений наблюдаемых физических величин). Они особенно существенны на высоких частотах, когда временные отклонения от строгой периодичности становятся соизмеримыми с периодом вибрации. Поэтому спектр такой вибрации, являющийся дискретным на низких частотах, с ростом частоты постепенно трансформируется в непрерывный, соответствующий случайной вибрации.

При анализе вибрации обычно рассматривают не амплитудные, а

средние квадратические значения wск , определяемые осреднением по времени колеблющейся величины w(t) на отрезке Т:

	w =		1 T		w2 (t)dt
			Τ ∫			.	(7)
	ск
			0

Для гармонического колебания с амплитудой Aw, определяемого выражением (1), имеем

74

wск = Aw /

2

.

(8)

Для полигармонических колебаний в соответствии с (3) получаем

wск =	1	∑kn=1 Ak2 .		(9)
	2

Значения параметров вибрации могут изменяться в широких пределах. Это вызывает значительные неудобства в оперировании значениями параметров. Поэтому на практике дополнительно к указанным абсолютным значениям параметров (виброперемещение, виброскорость, виброускорение) также используют логарифмические уровни этих параметров.

Логарифмический уровень параметра вибрации, как и логарифмический уровень любого другого «силового» параметра, определяется следующим выражением:

Lw =10 lg(	w2		2 ) = 20	lg(	w	(10)
	ск	w			ск w ) дБ.
					o
		0

Часто возникает обратная задача - определить среднеквадратичное значение параметра по величине его логарифмического уровня. Используя

выражение (10) получим выражение для определения wск :
wск	=10L / 20 откуда wск = wо 10L / 20 ,	(11)
	wo

где wск - среднее квадратическое значение рассматриваемого параметра

вибрации;

wo - пороговое значение соответствующего параметра (виброперемещения,

виброскорости или виброускорения).

Пороговые значения являются своеобразными техническими константами, принятыми в международной практике. Значение виброскорости

принимается равным vo= 5 10-8 м/с, а пороговые значения виброускорения ao и виброперемещения uo вычисляются исходя из указанного значения vo и частоты 1000Гц с помощью соотношений (4, 5):

ao=	3 10-4 м/с2 ,	(12)
uo=	8 10-12 м,	(13)

1.2. Оперирование частотами

Вибрации могут охватывать весьма значительный диапазон частот и на

75

отдельных частотных диапазонах наблюдаются различные эффекты. Поэтому весь диапазон частот вибрации разделен на отдельные поддиапазоны. Принято весь диапазон (ось) частот делить на отдельные отрезки (полосы частот) и оценивать вибрации отдельно на каждой такой полосе. При замерах вибрации с этой целью используются специальные фильтры, полоса пропускания которых определяется граничными частотами fн и fв (нижняя и верхняя частота). Как правило, ось частот делят на октавные полосы. Октавной принимается полоса частот, у которой верхняя частота в 2 раза больше нижней частоты, т.е. fв = 2 fн . Каждая октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

fсг =				(fв * fн) 0.5 ,			(14)
			fв * fн =
fв = fсг *		= fcг 1,414 , а fн = fcг				= fсг 1,414 ,	(15)
	2				2

где fн и fв - граничная верхняя и нижняя частоты полосы, Гц.

Однако в ряде случаев октавная полоса является слишком широкой для практических оценок. Поэтому принято октавную полосу делить на более узкие

– полуоктавные, третьоктавные полосы. Каждая третьоктавная полоса также как и октавная характеризуется среднегеометрической частотой, определяемой по выражению (14). Граничные верхняя и нижняя частоты третьоктавной полосы находятся по выражениям:

fв = fсгт * 6

2

= fcгг 1,122 , а fн = fcгг

6

2

= fсгт 1,122 ,

(16)

где fсгт - среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц.

Приняты следующие стандартные значения октавных среднегеометрических частот: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. Эти октавные полосы используются при нормировании локальной вибрации.

Общая вибрация нормируется в октавных или третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц (октавные частоты выделены) .

1.3. Основные классификации и действие вибрации на человека

Вибрация относится к вредным факторам, обладающим высокой биологической активностью. Воздействие вибрации на человека может приводить к снижению производительности труда и качества работы, но самым неблагоприятным последствием вибрации является возникновение заболеваний. Среди профессиональных заболеваний вибрационная патология стоит на втором месте после пылевой.

По способу передачи на человека различают:

76

•общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

•локальную вибрацию, передающуюся через руки человека или отдельные участки тела, контактирующие с вибрирующим инструментом, а также через ноги сидящего человека.

Общую вибрацию рассматривают в частотном диапазоне, охватываемом октавными полосами со среднегеометрическими частотами 1...63 Гц, а локальную - 8... 1000 Гц. По направлению действия общую вибрацию подразделяют на следующие виды:

•вертикальная (направленная перпендикулярно опорной поверхности);

•горизонтальная (действующая в плоскости, параллельной опорной поверхности).

Таблица 1

Вибрация оказывает на организм человека разноплановое действие в зависимости от спектра, направления, места приложения и продолжительности воздействия вибрации, а также от индивидуальных особенностей человека. Например, вибрация с частотами ниже 1 Гц вызывает укачивание (морскую болезнь), а слабая гармоническая вибрация с частотой 1...2 Гц вызывает сонливое состояние. Частоты вибрации и соответствующие вредные действия на человека представлены в табл. 1.

Отдельные части тела человека характеризуются собственными частотами колебаний. При совпадении частоты, генерируемой механической системой, с ее собственной частотой возникает явление резонанса, при котором

77

амплитуда колебаний резко возрастает. Так резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4...8 Гц, голова оказывается в резонансе на частоте 25 Гц, а глазные яблоки - на частоте 50 Гц.

В последнем случае, при резонансе глаз, субъективные ощущения таковы, как будто глаза покрыты пеленой. Входящие в резонанс органы нередко вызывают болезненные ощущения, связанные, в частности, с растягиванием соединительных образований, поддерживающих вибрирующий орган.

Воздействие вибрации на человека столь широко и имеет такие негативные последствия, что это послужило основанием выделения около ста лет назад вибрационной болезни в качестве самостоятельного заболевания. Симптомы вибрационной болезни многообразны и проявляются в нарушении работ сердечно-сосудистой и нервной систем, поражении мышечных тканей и суставов, нарушении функций опорно-двигательного аппарата.

Колебания сидящего человека на частотах 8... 10 Гц определяются в основном диссипативными силами, так что большая часть вибрации поглощается телом человека. Это обстоятельство является причиной широкого распространения заболеваний позвоночника. Так у водителей-профессионалов автомобилей, трактористов, пилотов самолетов грыжи межпозвоночных дисков встречаются в несколько раз чаще, чем у лиц сидячих профессий, не подвергающихся вибрации.

При работе с ручными машинами на тело человека через руки передается локальная вибрация. Локальная вибрация может вызывать в организме человека эффекты общего характера типа головной боли, тошноты и т.д., но главным может считаться ее воздействие на процесс кровообращения в пальцах рук и на нервные окончания. Это, в свою очередь, вызывает побеление пальцев, потерю их чувствительности, онемение, ощущение покалывания. Эти явления усиливаются на холоде, но на первых порах относительно быстро проходят. При длительном воздействии вибрации патология может стать необратимой и приводит к необходимости смены профессии. В особо запущенных случаях может иметь место даже гангрена. Сроки появления симптомов вибрационной болезни зависят от уровня и времени воздействия вибрации в течение рабочего дня. Так у ф ормовщиков, бурильщиков, рихтовщиков заболевание начинает развиваться через 8... 12 лет работы.

Воздействие ручных машин на человека зависит от многих факторов: типа машины (ударные машины более опасны, чем машины вращательного типа), твердости обрабатываемого материала, направления вибрации, силы обхвата инструмента. Вредное воздействие вибрации усугубляется при мышечной нагрузке, неблагоприятных условиях микроклимата (пониженная температура и повышенная влажность), психо-эмоциональной напряженности.

С проблемой вибрации мы сталкиваемся и в быту, когда, например, жилой дом располагается у железной дороги, автострады или в его подвальных помещениях размещается какое-либо технологическое оборудование. При этом основное негативное воздействие на человека оказывает не сама по себе

78

вибрация, а связанный с ней так называемый структурный шум. Он образуется в результате распространения вибрации по конструкции здания и может являться для человека сильным раздражающим фактором, особенно в ночное время.

2. НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ

Нормирование вибрации является основой для улучшения условий труда и профилактики вибрационной болезни. В настоящей работе рассматриваются наиболее важные положения отечественных и международных стандартов.

Общим для указанных стандартов является отдельный регламент требований к общей вибрации и локальной вибрации, установление норм для вертикальной и горизонтальной составляющих общей вибрации. Имеющиеся различия в подходах к нормированию вибраций рассмотрены ниже.

Международные стандарты (ИСО 2631 — 1985 и ИСО 5349—1986)

В этих стандартах в качестве нормируемого параметра вибрации используется средние квадратические значения виброускорения 1/3-октавных полосах частот, которые на практике по сравнению с другими параметрами наиболее легко измерить. Кроме того, вводятся в рассмотрение логарифмические уровни виброускорения, вычисляемые согласно (10) с пороговым значением виброускорения а0 =10-6 м/с, в отличие от традиционно используемого у нас в стране значения а0 =3•10-4 м/с. Разница в получаемых при этом значениях уровней виброускорения составляет 50 дБ.

Стандарт ИСО 2631—1985 нормирует вибрацию по трем критериям:

•безопасность (предел безопасного воздействия);

•производительность труда (граница снижения производительности

труда);

•комфорт (граница ощущения комфорта).

По степени жесткости требования этих критериев располагаются в следующей последовательности:

•комфорт (требования этого критерия являются наиболее жесткими, достигнуть их выполнения наиболее сложно);

•производительность труда (нормативное виброускорение превышает соответствующее комфорту в 3.15 раза - на 10 дБ);

•безопасность труда (нормативное виброускорение превышает соответствующее производительности труда в 2 раза - на 6 дБ);

Таким образом, наиболее трудновыполнимыми являются требования по обеспечению комфорта, менее жесткими являются требования по производительности труда и еще менее жесткими являются требования по обеспечению безопасности.

Допустимые значения виброускорений по критерию производительность

труда при длительности воздействия 480 мин (8 ч) для вертикальной ав и горизонтальной аг вибрации (их среднеквадратичных значений) приведены на рис. 2.

79

Рис. 2. Допустимые значения вертикальных и горизонтальных виброускорений в третьоктавных полосах частот.

Анализ этих данных показывает следующее.

Для вертикальной вибрации наиболее жесткие нормы установлены в частотном диапазоне 4...8 Гц где располагаются собственные частоты органов брюшной полости. Для горизонтальных вибраций наибольшие ограничения устанавливаются в низкочастотном диапазоне 1...2 Гц.

Помимо раздельно-частотного нормирования вибрации в 1/3-октавных (октавных) полосах частот при нормировании используются также и интегральная оценка вибрации, определяемая по формуле:

W =		∑in=1 ki2 *ϖi−2	,	(16)
где ki ϖi - соответственно	весовой коэффициент			и среднеквадратическое

значение нормируемого параметра в i-й полосе частот.

Графики зависимости весовых коэффициентов от частоты представлены на рис. 3. Они являются зеркальным отражением нормативных кривых на допустимые уровни виброускорений, представленных на рис. 2.

80

Рис. 3. Значения весовых коэффициентов kв, kг, соответственно для вертикальных и горизонтальных виброускорений в третьоктавных полосах частот.

Российские стандарты (ГОСТ 12.1.012 - 90 и 2.2.4/2.1.8.566 - 96)

Вроссийских стандартах нормируются как значения виброускорения, так

ивиброскорости. При этом нормы для этих двух параметров связаны между собой соотношением (5).

Общая вибрация в этих стандартах подразделяется на три категории:

•категория 1 - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств при их движении по местности (автомобили, тракторы и комбайны, строительные машины, снегоочистители, горно-шахтный транспорт и др.);

•категория 2 - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин с ограниченной зоной перемещения по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок (экскаваторы, краны, горные комбайны, путевые машины, бетоноукладчики и др.);

•категория 3 - технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин (станки, кузнечно-прессовое оборудование, электрические машины, насосы и вентиляторы и др.) или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Нормы по категории 1 (транспортная вибрация) совпадают с нормами ИСО 2631 - 1986, соответствующими критерию производительность труда. При этом, также отдельно нормируется вибрация в вертикальном и горизонтальных

81

направлениях. Для остальных категорий нормы устанавливаются общими для всех направлений действия вибрации.

Нормы вибрации для категории 2 и 3 определяются умножением норм для категории 1 соответственно на 0,5 и 0,18 (уменьшением соответственно на 6

и 15 дБ).

При интегральной оценке по формуле (14) допустимые значения виброускорения для вибрации категории 1 при длительности воздействия 480

мин в вертикальном и горизонтальном направлениях соответственно равны 0,56

м/с2 и 0,4 м/с.

Нормативные значения виброускорений для локальной вибрации в октавных полосах частот представлены в табл. 2.

Таблица 2

Предельно допустимые значения локальной вибрации

Частота, Гц	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
Виброускорение, м/с2	1,4	1,4	2,7	5,4	10,7	21,3	42,5	85,0

Допустимое значение вибрации Uт при длительности ее воздействия Т менее 480 мин (8 ч) определяется по формуле

UТ =U480	480	,	(17)
	T

где U480 - норма вибрации при длительности воздействия 480 мин (8-часовая рабочая смена).

Таким образом, нормы допускают увеличение параметров вибрации по сравнению с их значением, регламентированным для полной рабочей смены. При этом максимальный уровень вибрации не должен превышать значений, вычисленных для Т = 30 мин.

3.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.Для заданных абсолютных значений виброперемещения,

виброскорости и виброускорения определить значения их логарифмических уровней в соответствии с опорными константами, принятыми в РФ и в международных стандартах ИСО 2631 - 1985 и ИСО 5349 - 1986.

2.Для заданных логарифмических уровней виброперемещения, виброскорости и виброускорения определить их абсолютные значения в соответствии с опорными константами, принятыми в РФ и международных стандартах ИСО 2631 - 1985 и ИСО 5349 - 1986.

3.Для вибрации с заданной частотой определить верхнюю и нижнюю частоты октавной полосы, включающей заданную вибрацию.

4.Для вибрации с заданной частотой определить верхнюю и нижнюю

82

частоты третьоктавной полосы, включающей заданную частоту вибрации.

5. Для значений виброускорения, указанных в п.2, определить их соответствие нормативным значениям стандарта ИСО, принимая горизонтальное и вертикальное ускорение равными заданной величине.

3.1. Пример расчета

Исходные данные приведены в таблице.

Виброперемещение Aп , мм	0,1
Виброскорость Av м/с	0,02
ВиброускорениеAa , м/с2	0,4
Логарифмический уровень Lu, дБ	140
Логарифмический уровень Lv , дБ	110
Логарифмический уровень La, дБ по	60
стандарту РФ
Логарифмический уровень La, дБ по	110
международному стандарту ИСО
Частота, f, Гц	1,9

1. Для заданных абсолютных значений виброперемещения, виброскорости и виброускорения определить значения их логарифмических уровней в соответствии с опорными константами, принятыми в РФ и в международных стандартах ИСО 2631 - 1985 и ИСО 5349 - 1986.

Определяем значения Lu, Lv, La по нормам, принятым в РФ, т.е. исходя из опорных величин соответственно, uo= 8 10-12 м (12), vo= 5 10-8 м/с, ao= 3 10-4 м/с2

(11).

В соответствии с выражением (10) находим:

Lu = 20 lg(uск uo ) = 20 lg(0.00018 10−12 ) =141.938 ≈142 дБ,

Lv = 20 lg(vск vo ) = 20 lg(0.025 10−8 ) =112.041 ≈112дБ,

La = 20 lg(aск ao ) = 20 lg(0.43 10−4 ) = 62.498 ≈ 62 дБ.

Значения логарифмического уровня, рассчитанные по международным стандартам (ИСО 2631 - 1985 и ИСО 5349 - 1986) будут отличаться только для значения La вследствие иного значения опорного виброускорения ao= 10-6 м/с2 , т.е.

83

La = 20 lg(aск ao ) = 20 lg(0.410−6 ) =112.041 ≈112 дБ.

2. Для заданных логарифмических уровней виброперемещения, виброскорости и виброускорения определить их абсолютные значения в соответствии с опорными константами, принятыми в РФ и международных стандартах ИСО 2631 - 1985 и ИСО 5349 - 1986.

Используя выражение (11), получаем:

uск =uо 10L / 20		=8 10−12 10140 / 20 = 0,00008м = 0,08 мм.
vск = vо 10L / 20		=5 10−8 10110 / 20 = 0,01581 м/ c ≈ 0,016 м/ c .
аск	по стандарту РФ аск = ао 10L / 20 = 3 10−4 1060 / 20 = 0,3 м/ с2 ≈ 0,3 м/ с2 .
аск	по стандарту ИСО аск = ао 10L / 20 =10−6 10110 / 20 = 0,3162 м/ с2 ≈ 0,3 м/ c2 .

3. Для вибрации с заданной частотой определить верхнюю и нижнюю частоты октавной полосы, включающей заданную вибрацию.

Заданное значение частоты f = 1.9 Гц близко к среднегеометрической частоте октавных полос 2 Гц. Предположим, что заданная частота находится в октавной полосе со среднегеометрической частотой 2Гц. Проверим эту

гипотезу, определив нижнюю и верхнюю границы этойоктавной полосы.
Верхняя					граница	(частота)	в	соответствии	с	(15)
fв = fсг *				= fcг 1,414 = 2 1,414 = 2,82Гц .
		2
Нижняя					граница	(частота)	в	соответствии	с	(15)
fн = fcг			= fсг		1,414 = 2 1,414 =1,414Гц .
	2

Таким образом, предположение о том, что заданная частота 1.9Гц заключена в октавной полосе со среднегеометрической частотой 2Гц, верно.

4. Для вибрации с заданной частотой определить верхнюю и нижнюю частоты третьоктавной полосы, включающей заданную частоту вибрации.

Предположим, что заданная частота находится в третьоктавной полосе со среднегеометрической частотой 2Гц. Проверим эту гипотезу, определив

нижнюю и верхнюю границы этой третьоктавной полосы.
	Верхняя					граница	(частота)	в	соответствии	с	(16)
fв = fсг *6					= fcг 1,122 = 2 1,122 = 2,244Гц.
			2
	Нижняя					граница	(частота)	в	соответствии	с	(16)
fн = fcг	6			= fсг		1,122 = 2 1,122 =1,782Гц .
		2

Таким образом, предположение о том, что заданная частота 1.9Гц заключена в третьоктавной полосе со среднегеометрической частотой 2Гц, верно.

5. Для значений виброускорения, указанных в п.2, определить их соответствие нормативным значениям ИСО, принимая горизонтальное и вертикальное ускорение равными заданной величине.

Для определения нормативных значений используются данные рис.2.

84

Первоначально определим нормативные значения виброускорения для горизонтальной и вертикальной вибрации.

Для заданной частоты 1.9Гц нормативное значение горизонтальной вибрации аг= 0,224м/c2, а нормативное значение вертикальной вибрации

составляет ав = 0,63 21,9 ≈ 0,457 мс2 .

Выводы: заданное виброускорение величиной 0,4м/с2 превышает нормативное значение горизонтальной вибрации, равное 0,224 м/c2 и не превышает нормативное значение вертикальной вибрации, равное 0,457м/с2.

Варианты расчета

Параметры, ед. измерения					Номера вариантов
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Виброперемещение Aп , мм		0,05	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55
Виброскорость Av , м/с		0,01	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,11
Виброускорение Aa , м/с2		0,3	0,31	0,32	0,33	0,34	0,35	0,36	0,31	0,32	0,33
Логарифмический уровень Lu,		130	132	134	136	138	142	144	146	148	150
дБ
Логарифмический уровень Lv ,		100	105	115	120	125	130	135	140	145	150
дБ
Логарифмический уровень La,		50	55	65	70	75	80	85	90	95	100
дБ по стандарту РФ
Логарифмический уровень La,		100	105	115	120	125	130	135	140	145	150
дБ	по международному
стандарту ИСО
Частота, f, Гц		0,8	0,9	1,1	1,5	1,6	1,7	1,8	2,1	2,2	2,3

Продолжение таблицы

Параметры, ед. измерения					Номера вариантов
		11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Виброперемещение Aп , мм		0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	1,0	1,05
Виброскорость Av , м/с		0,12	0,13	0,14	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,20	0,21
Виброускорение Aa , м/с2		0,41	0,42	0,43	0,44	0,45	0,46	0,47	0,48	0,49	0,50
Логарифмический уровень Lu,		152	154	156	158	160	162	164	166	170	172
дБ
Логарифмический уровень Lv ,		155	160	165	170	175	180	185	190	195	200
дБ
Логарифмический уровень La,		105	110	115	120	125	130	135	140	145	150
дБ по стандарту РФ
Логарифмический уровень La,		155	160	165	170	175	180	185	190	195	200
дБ	по международному
стандарту ИСО
Частота, f, Гц		4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0

85

Продолжение таблицы

Параметры, ед. измерения					Номера вариантов
		21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Виброперемещение Aп , мм		1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45	1,50	1,55
Виброскорость Av , м/с		0,22	0,23	0,24	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30	0,31
Виброускорение Aa , м/с2		0,51	0,53	0,55	0,57	0,60	0,62	0,64	0,66	0,68	0,70
Логарифмический уровень Lu,		174	176	178	180	182	184	186	188	190	192
дБ
Логарифмический уровень Lv ,		156	161	166	171	176	181	186	191	196	199
дБ
Логарифмический уровень La,		106	111	116	121	126	131	136	141	146	151
дБ по стандарту РФ
Логарифмический уровень La,		156	161	166	171	176	181	186	191	196	199
дБ	по международному
стандарту ИСО
Частота, f, Гц		9,5	10,0	10,5	11,0	11,5	12,0	12,5	13,0	13,5	14,0

86

Контрольные вопросы

1.Какими физическими параметрами характеризуется вибрация?

2.Что означает термин «полигармонические колебания»?

3.Как определяется логарифмический уровень вибрации?

4.Как осуществляется характеристика частотных диапазонов вибрации?

5.Дайте характеристику действия вибрации на человека.

6.Как осуществляется нормирование вибрации?

Список литературы

1.Журнал Безопасность жизнедеятельности. - 2004. - №5. Приложение.

2.Глебова Е.В. Производственная санитария и гигиена труда: Учеб.пособие для вузов. - М.: Высш.шк., 2005.

87

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №13

РАСЧЕТМЕРОПРИЯТИЙПОЗАЩИТЕОТШУМА

(4 часа)

Цель практического занятия – закрепление полученных теоретических знаний при изучении раздела «Действие шума на организм человека» и формирование практических навыков расчета средств защиты от шума.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р, Па, колебательной скоростью V, м/с, интенсивностью I, Вт/м2, и частотой — числом колебаний в секунду f, Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды (например, воздуха) возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний (колебательная скорость) значительно меньше скорости распространения звуковых волн (скорости звука), которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность Р, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20 000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

Источниками шума на машиностроительных предприятиях являются: производственное оборудование (станочное, кузнечно-прессовое и т.п.); энергетическое оборудование, компрессорные и насосные станции,

88

вентиляторные установки, трансформаторные подстанции; продукция предприятия — при ее испытаниях на стендах (двигатели внутреннего сгорания, авиационные двигатели, компрессоры и т. п.).

В зависимости от физической природы возникающего шума они подразделяются на источники механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического шума. Снижение шума на рабочих местах должно достигаться, прежде всего, за счет акустического совершенствования машин – улучшения их шумовых характеристик.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность I0 и звуковое давление Р0, которые воспринимает человек, называются порогом

слышимости. Пороговые значения I0 и Р0 зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Р0 = 2 ∙ 10 -5 Па, 10 = 10-12 Вт/м2. При

звуковом давлении 2 ∙ 102 Па и интенсивности звука 10 Вт/м2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б).

		I
				,	(1)
	L = lg	I0

где I — интенсивность звука в данной точке;

I0 — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

		P	2				P
					= 2				,	(2)
		P	2				P
	L = lg					lg
		0					0

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда:

			P
	L = 20				(3)
			P
		lg		.
			0

Шумовые характеристики (ШХ) источников шума — активные уровни звуковой мощности (УЗМ) Lp, дБ, и показатели направленности излучения шума G, дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по

89

эксплуатации или другой сопроводительной документации. При отсутствии таких сведений необходимо пользоваться справочными данными по шумовым характеристикам применяемой машины или ее аналога.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83* шум классифицируется по спектральным и временным характеристикам.

Спектры шума подразделяются на широкополосные и тональные. Широкополосные характеризуются спектром шума шириной более одной октавы, тональные имеют в своем составе выраженные дискретные тона с превышением уровня звукового давления (в третьоктавной полосе частот) над соседними не менее чем на 10 дБ.

Для оценки и сравнения шумов, изменяющихся по времени, применяют уровни звука. Уровень звука — это суммарный уровень звукового давления, определенного во всем частотном диапазоне. Измеряют уровень звука шумомером в децибелах А [дБ (А)] по шкале, имеющей корректирующий контур А по низкочастотной составляющей.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные, а последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные. Шум относится к постоянному, если уровень звука, характеризующий его, изменяется за восьмичасовой рабочий день (рабочую смену) не более чем на 5 дБ (А); для непостоянных шумов характерно изменение уровня звука в течение рабочего дня более чем на 5 дБ

(А).

Колеблющиеся шумы характеризуются уровнем звука, непрерывно изменяющегося во времени – например, шум транспортного потока. Для прерывистых шумов уровень звука изменяется ступенчато [на 5 дБ (А) и более], при этом длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более – например, шум, возникающий при периодическом выпуске газа из-под поршня. Импульсные шумы — это один или несколько звуковых сигналов, каждый продолжительностью менее 1 с, воспринимаемый человеком как удары, следующие один за другим, уровни звука при этом отличаются не менее чем на 7 дБ. Для машин ударного действия характерен импульсный шум.

2. Гигиеническое нормирование шума

Нормируемые параметры шума на работающих местах определены ГОСТ 12.1.003–83, СНиП 23-03 – 2003. Они являются обязательными для всех промышленных предприятий. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука [дБ(А)], определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.

90

Непостоянные шумы на рабочих местах нормируются по эквивалентным по энергии уровням звука [дБ (А)], определенным по ГОСТ 12.1.050–86.

Допустимые уровни постоянного широкополосного шума									Таблица1
	Уровни звукового давления (Дб) в октавных									Уровни
Рабочие места	полосах со среднегеометрическими частотами,
										звука,
					Гц					Дб
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Постоянные в
производственных
помещениях, на
территории	99	92	86	83	80	78	76	74		85
предприятий и в
горных выработках
шахт
Кабины
наблюдений и
дистанционного
управления:
Без речевой связи	94	87	82	78	75	73	71	70		80
по телефону
С речевой связью	83	74	68	63	60	57	55	54		65
по телефону
Помещения
управления,	79	70	68	58	55	52	50	49		60
рабочие комнаты
Помещения и
участки точной
сборки;	83	74	68	63	60	57	55	54		65
машинописные
бюро
Помещения
конструкторских
бюро, расчетчиков,
программистов,	71	61	54	49	45	42	40	38		50
лабораторий для
теоретических
работ

3. Классификация средств защиты от шума

Средства защиты от шума, применяемые на машиностроительных предприятиях, подразделяются на средства коллективной защиты (СКЗ) и

91

индивидуальной защиты (СИЗ). Классификация средств коллективной защиты приведена на рисунке 1.

Наиболее рациональным методом является борьба с шумом в источнике возникновения (уменьшение звуковой мощности Р). Причиной возникновения шумов могут быть механические, аэродинамические, гидродинамические и электромагнитные явления, обусловленные конструкцией и характером работы машин и механизмов, а также неточностями, допущенными в процессе изготовления и условиями испытания и эксплуатации. Для снижения шума в источнике возникновения могут успешно применяться следующие мероприятия: замена ударных механизмов и процессов безударными, например замена ударной кленки сваркой, рихтовки — вальцовкой, использование гидропривода вместо кривошипно-шатунных и эксцентриковых приводов; применение малошумных соединений, например подшипников скольжения, косозубых, шевронных и других специальных зацеплений; применение в качестве конструкционных материалов с высоким внутренним трением, например, замена металлических деталей пластмассовыми и другими «незвучащими» материалами; повышение требований к балансировке роторов; изменение режимов и условий работы механизмов и машин; применение принудительной смазки в сочленениях для предотвращения их износа и шума от трения. Важное значение имеет своевременное техническое обслуживание оборудования, при котором обеспечивается надежность крепления и правильное регулирование сочленений. Комплекс мероприятий, направленных на уменьшение шума в источнике, может обеспечить снижение уровня звука на

10 ... 20 дБ (А) и более.

Изменение направленности излучения шума. При проектировании установок с направленным излучением необходима соответствующая ориентация этих установок по отношению к рабочим местам, поскольку величина показателя направленности может достигать 10 ... 15 дБ. Например, отверстие воздухозаборной шахты вентиляционной установки необходимо располагать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в противошумную сторону от рабочего места или жилого дома.

Рациональная планировка предприятий и цехов. Шум на рабочем месте может быть уменьшен за счет увеличения расстояния от источника шума до расчетной точки. Внутри здания такие помещения должны располагаться вдали от шумных помещений так, чтобы их разделяло несколько других помещений. На территории предприятия более шумные цехи необходимо концентрировать в одном-двух местах. Расстояние между тихими помещениями (конструкторское бюро, заводоуправление) и шумными цехами должно обеспечивать необходимое снижение шума.

Акустическая обработка помещений. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука, поэтому для уменьшения последнего применяют звукопоглощающие облицовки поверхностей помещения (рис. 2, а) и штучные (объемные) поглотители различных конструкций (рис. 2, б), подвешиваемые к потолку помещений.

92

Процесс поглощения звука происходит путем перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в пористом материале. Для большей эффективности звукопоглощения пористый материал должен иметь открытые со стороны падения звука и незамкнутые поры.

93

Средства и методы коллективной защиты от шума

Архитектурно-планировочные методы

Акустические средства

Организационно-технические методы

Рациональные

Средства

Средства

Средства

Средства

Глуши-

Применение малошумных

акустические решения

звуко-

звуко-

вибро-

демпфиро-

тели

технологических

планировок зданий и

изоля-

погло-

изоля-

вания

шума

процессов

генеральных планов

ции

щения

ции

объектов

Оснащение шумных

По

По виду

машин средствами

Рациональное

Звукоизо-

Звуко-

характе-

дистанционного

размещение

лирующие

погло-

ристике

управления и

технологического

огражде-

щающие

Вибро-

Абсорб-

оборудования

ния зданий

обли-

изоли-

ционные

автоматического контроля

Элемен-

и помеще-

цовки

рующие

ний

ты с

опоры

Рациональное

сухим

Реак-

Совершенствование

трением

размещение рабочих

тивные

технологии ремонта и

Звукоизо-

Упругие

мест

(рефлек-

обслуживания машин

лирующие

прок-

Элемен-

кожухи

ладки

сные)

ты с

Рациональное

вязким

Комби-

Применение малошумных

Звукоизо-

Констру

трением

акустическое

ниро-

машин, изменение

размещение зон и

лирующие

Объем-

кцион-

ванные

конструктивных

режима движения

кабины

ные

ные

элементов машин, их

разрывы

транспортных средств

(штуч-

Элементы с

сборочных единиц

и транспортных

Акусти-

ные)

внутренним

потоков

ческие

поглоти-

трением

Использование

экраны,

тели

рациональных режимов

выгородки

звука

Создание

Линейные

труда и отдыха работников

шумозащитных зон

на шумных предприятиях

Нелинейные

Рис. 1. Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения.

94

Звукопоглощающие материалы имеют коэффициент звукопоглощения а > 0,2. У бетона, кирпича величина а не превышает 0,01 ... 0,05. Звукопоглощающие свойства пористых материалов определяются толщиной слоя, частотой звука, наличием воздушной прослойки. Эффект снижения шума за счет применения звукопоглощающей облицовки оценивают по формуле:

			B2
	∆L =10				,	(4)
			B
		lg
			1

где В2 и В1 — постоянные помещения до и после проведения акустической обработки. Величину В определяют по СНиП П-12—77 в зависимости от вида помещения.

а)

б)

Рис. 2. Акустическая обработка помещений

1 — защитный перфорированный слой; 2 — звукопоглощающий материал; 3 — защитная стеклоткань; 4 — стена или потолок; 5 — воздушный промежуток; 6 — плита из звукопоглощающего материала.

Уменьшение шума на пути его распространения применяют, когда перечисленные выше методы не обеспечивают требуемого снижения шума. Снижение шума достигается за счет уменьшения интенсивности прямого шума lпр путем установки звукоизолирующих перегородок, кожухов, экранов (рис. 3) и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него энергия звуковой волны отражается в значительно большей степени, чем проходит за ограждение. Звукоизолирующая способность (дБ) перегородки выражается величиной:

			Iпр
∆LЗШ	=10				,	(5)
		lg
			Iпрош

94

где Lпрош - интенсивность шума за перегородкой. В качестве

звукоизолирующих материалов для перегородок применяют бетон, кирпич, дерево и т. п. Эффективность звукоизоляции (дБ) однородной перегородки может быть определена по формуле:

∆L		=10			π / m 2
	ЗИ		lg 1	+			,	(6)
					ρ c

где т — масса 1 м2 перегородки, кг, зависящая от плотности материала и толщины перегородки;

рс — акустическое сопротивление воздуха.

Анализ этой формулы позволяет сделать два основных вывода: звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, и на высоких частотах эффект от установки ограждения будет значительно выше, чем на низких.

Наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами, которые обычно изготовляют из конструкционных материалов — стали, сплавов алюминия, пластмасс и др. и облицовывают изнутри звукопоглощающим материалом толщиной 30 ... 50 мм (рис. 3).

Рис. 3. Звукоизолирующий кожух

а – схема кожуха; б – конструкция кожуха электродвигателя: 1 – звукопоглощающий материал; 2 – глушитель шума; 3 – источник шума; 4 – стенка;

5 – электродвигатель; 6, 7 – каналы с глушителями для входа и выхода воздуха.

95

Рис. 4. Экранирование источников шума

а – схема экрана; б – расположение экранов в вычислительных центрах; в – экранирование источников механического шума; 1 – шумное оборудование;

2 – экран со звукопоглощающей облицовкой; 3 – рабочее место; 4 – дисковая пила.

4. Влияние шума на организм человека

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочнокишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации. В

96

документах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) отмечается, что наиболее чувствительными к шуму являются такие операции, как слежение, сбор информации и мышление.

Шум с уровнем звукового давления 30 ... 35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40 ...

70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной невроза, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха — тугоухости или профессиональной глухоте. Однако более ранние нарушения наблюдаются в нервной и сердечно-сосудистой системе, других внутренних органах.

Зоны с уровнем звука свыше 85 дБ должны быть обозначены знаками опасности. Станочников, постоянно находящихся в этих зонах, администрация цеха обязана снабжать средствами индивидуальной защиты органов слуха. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

5. Расчет мероприятий по защите от шума

Для заданных условий (варианты даны в табл.12) требуется:

•определить уровень звукового давления в расчетнойточке, пользуясь формулами, приведенными ниже;

•определить требуемое снижение уровня звуковогодавления в расчетной точке;

•спроектировать тип защитного устройства и рассчитать его эффективность.

Расчет суммарных уровней звукового давления

Расчетные точки в производственных и вспомогательных помещениях

промышленных предприятий выбирают на рабочих местах и (или) в зонах постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от пола. В помещении с одним источником шума или с несколькими однотипными источниками одна расчетная точка берется на рабочем месте в зоне прямого звука источника, другая - в зоне отраженного звука на месте постоянного пребывания людей, не связанных непосредственно с работой данного источника.

В помещении с несколькими источниками шума, уровни звуковой мощности которых различаются на 10 дБ и более, расчетные точки выбирают на рабочих местах у источников с максимальными и минимальными уровнями. В помещении с групповым размещением однотипного оборудования расчетные точки выбирают на рабочем месте в центре групп с максимальными и минимальными уровнями.

Исходными данными для акустического расчета являются:

-план и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования и расчетных точек;

-сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения

97

(материал, толщина, плотность и др.); - шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума.

Шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования в виде октавных уровней звуковой мощности Lw, корректированных уровней звуковой мощности LwA, а также эквивалентных LwAэкв и максимальных LwAмакс корректированных уровней звуковой мощности для источников непостоянного шума должны указываться заводомизготовителем в технической документации.

Допускается представлять шумовые характеристики в виде октавных уровней звукового давления L или уровней звука на рабочем месте LA (на фиксированном расстоянии) при одиночно работающем оборудовании.

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках соразмерных помещений (с отношением наибольшего геометрического размера к наименьшему не более 5) при работе одного источника шума следует определять по формуле:

L = Lw +10	χ Ф			4
	lg		+			,	(7)
		Ω r 2
				k B

где Lw - октавный уровень звуковой мощности, дБ;

χ - коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r <

2lмакс) (принимают по табл. 2);

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

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

3);

r - расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м (если точное положение акустического центра неизвестно, он принимается совпадающим с геометрическим центром);

k - коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении (принимают по табл. 4 в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения αср);

В - акустическая постоянная помещения, м2, определяемая по формуле:

	B =	A	,
		1−αcp
			(8)

А - эквивалентная площадь звукопоглощения, м2, определяемая по формуле:

n	m
A = ∑αi Si + ∑ Aj nj ,		(9)
i =1	j =1

98

где αi - коэффициент звукопоглощения i-й поверхности; Si - площадь i-й поверхности, м2;

Аj - эквивалентная площадь звукопоглощения j-го штучного поглотителя,

м2;

nj - количество j-ых штучных поглотителей, шт.;

αcp - средний коэффициент звукопоглощения, определяемый по формуле:

	αcp =	A	,
								(10)
		Sогр
Sогр - суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м2.
						Таблица 2
r/lмакс		χ			10 lg χ, дБ
0,6		3			5
0,8		2,5			4
1,0		2			3
1,2		1,6			2
1,5		1,25			1
2		1			0
						Таблица 3
Условия излучения						Ω, рад.	10 lg Ω,
								дБ
В пространство - источник на колонне в помещении, на						4 π		11
мачте, трубе
В полупространство - источник на полу, на земле, на стене						2 π		8
В 1/4 пространства - источник в двухгранном углу (на полу						π		5
близко от одной стены)
В 1/8 пространства - источник в трехгранном углу (на полу						π/2		2
близко от двух стен)
						Таблица 4
αcp		k			10 lg k, дБ
0,2		1,25			1
0,4		1,6			2
0,5		2,0			3
0,6		2,5			4

Граничный радиус rгр, м, в помещении с одним источником шума - расстояние от акустического центра источника, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука, определяют по

99

формуле:

r = B .
гр	4Ω	(11)

Если источник расположен на полу помещения, граничный радиус определяют по формуле:

r =		B		=		B		.
гр		8π				25,12			(12)

Расчетные точки на расстоянии до 0,5 rгр можно считать находящимися в зоне действия прямого звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле:

L = Lw +10 lgФ+10 lg χ − 20 lg r −10 lgΩ .

(13)

Расчетные точки на расстоянии более 2 rгр можно считать находящимися в зоне действия отраженного звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле:

L = Lw −10 lg B −10 lg k + 6 .	(14)
Октавные уровни звукового давления L, дБ, в ра	счетных точках

соразмерного помещения с несколькими источниками шума следует определять по формуле:

m

100,1 Lwi χ

Ф

+

4

n

10

0,1

L

,

L =10 lg

∑

2

∑

Ωri

i

i

i =1

wi

i =1

k B

(15)

где Lwi - октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

χi, Фi, ri - то же, что и в формулах (7) и (12), но для i-го источника;

m - число источников шума, ближайших к расчетной точке (находящихся на расстоянии ri ≤ 5 rмин, где rмин - расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника шума);

n - общее число источников шума в помещении; k и В - то же, что и в формулах (7) и (14).

Если все n источников имеют одинаковую звуковую мощность Lwi, то:

n	100,1 Lwi	= L	+10 lg n .
10 lg ∑
i =1		wi		(16)

Если источник шума и расчетная точка расположены на территории,

100

расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума и между ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках следует определять:

• при точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор и т.п.) - по формуле:

L = L − 20 lg r +10 lgФ −		βa r	−10 lgΩ ;
w	1000			(17)

• при протяженном источнике ограниченного размера (стена производственного здания, цепочка шахт вентиляционных систем на крыше производственного здания, трансформаторная подстанция с большим количеством открыто расположенных трансформаторов) - по формуле:

L = L −15 lgr +10 lgФ−		βa r	−10 lgΩ ;
w	1000			(18)

где Lw, r, Ф, Ω - то же, что и в формулах (7) и (13);

βа - затухание звука в атмосфере, дБ/км, принимаемое по табл. 5. При расстоянии r ≤ 50 м затухание звука в атмосфере не учитывают.

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках в изолируемом помещении, проникающие через ограждающую конструкцию из соседнего помещения с источником (источниками) шума или с территории, следует определять по формуле:

L = Lш − R +10 lg S −10 lg Bи −10 lg k ,

(19)

где Lш - октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума на расстоянии 2 м от разделяющего помещения ограждения, дБ, определяют по формулам (7), (14) или (15); при шуме, проникающем в изолируемое помещение с территории, октавный уровень звукового давления Lш снаружи на расстоянии 2 м от ограждающей конструкции определяют по формулам (17) или (18);

R - изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией, через которую проникает шум, дБ;

S - площадь ограждающей конструкции, м2;

Ви - акустическая постоянная изолируемого помещения, м2; k - то же, что и в формуле (7).

Если ограждающая конструкция состоит из нескольких частей с различной звукоизоляцией (например, стена с окном и дверью), R определяют по формуле:

101

R =10 lg			S			,
	n		Si
	∑
			0,1	Ri	(20)
	i =1	10

где Si - площадь i-й части, м2;

Ri - изоляция воздушного шума i-й частью, дБ.

Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с различной звукоизоляцией (R1 > R2), R определяют по формуле:

			S1	+100,1(R1 −R2 )
R = R	−10 lg	S2					.
					S1
1				1+
					S2		(21)
							S1

При R1 >> R2 при определенном соотношении площадей S2 допускается вместо звукоизоляции ограждающей конструкции R при расчетах по формуле (19) вводить звукоизоляцию слабой части составного ограждения R2 и ее площадь S2.

Эквивалентный и максимальный уровни звука LА, дБА, создаваемого внешним транспортом и проникающего в помещения через наружную стену с окном (окнами), следует определять по формуле:

LA = LA2 м − RAттра.о +10 lg So −10 lg Bu −10 lg k ,

(22)

где LA2м - эквивалентный (максимальный) уровень звука снаружи на расстоянии 2 м от ограждения, дБА;

RAтран.о - изоляция внешнего транспортного шума окном, дБА; Sо - площадь окна (окон), м2;

Ви - акустическая постоянная помещения, м2 (в октавной полосе 500 Гц); k - то же, что и в формуле (7).

Таблица 5

Среднегеометрические
частоты октавных полос,	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Гц
Βa, дБ/км	0	0.7	1,5	3	6	12	24	48

Для помещений жилых и административных зданий, гостиниц, общежитий и др. площадью до 25 м2 LA, дБА, определяют по формуле:

LA = LA2 м − RAттра −5 .

(23)

102

Октавные уровни звукового давления в защищаемом от шума помещении в тех случаях, когда источники шума находятся в другом здании, следует определять в несколько этапов:

1) определяют октавные уровни звуковой мощности шума Lnpw , дБ, прошедшего через наружное ограждение (или несколько ограждений) на территорию, по формуле:

	n	100,1 Lwi −10 lg B	−10 lg k +10 lg S − R ,
Lnp =10 lg ∑
w	i =1	ш		(24)

где Lwi - октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

Вш - акустическая постоянная помещения с источником (источниками) шума, м2;

S - площадь ограждения, м2;

R - изоляция воздушного шума ограждением, дБ;

2)определяют октавные уровни звукового давления для вспомогательной расчетной точки на расстоянии 2 м от наружного ограждения защищаемого от шума помещения по формулам (16) или (17) от каждого из источников шума (ИШ 1 и ИШ 2, рисунок 5). При расчете следует учитывать, что для расчетных точек в пределах 10° от плоскости стены здания (на рисунке 5 - комплексный источник шума ИШ 1) вводится поправка на направленность излучения 10 lg Ф = -5 дБ;

3)определяют суммарные октавные уровни звукового давления Lсум, дБ, во вспомогательной расчетной точке (на расстоянии 2 м от наружного ограждения защищаемого от шума помещения) от всех источников шума по формуле:

L	n	100,1 Li	,
	=10 lg ∑
сум	i =1		(25)

где Li - уровень звукового давления от i-го источника, дБ;

4) определяют октавные уровни звукового давления L, дБ, в защищаемом от шума помещении по формуле (19), заменив в ней Lш на Lсум.

При непостоянном шуме октавные уровни звукового давления Lj, дБ, в расчетной точке следует определять по формулам (7), (13), (14), (15), (17), (18) или (19) для каждого отрезка времени τj, мин, в течение которого уровень остается постоянным, заменяя в указанных формулах L на Lj.

Эквивалентные октавные уровни звукового давления Lэкв, дБ, за общее время воздействия Т, мин, следует определять по формуле:

Lэкв =10 lg 1

T

где τj - время воздействия уровня Lj, Lj - октавный уровень за время τj,

∑ τ j 10	0,1	Lj	,
			(26)

мин; дБ.

103

Рис. 5. Схема расчета.

РТ - расчетная точка; РТ1 - вспомогательная расчетная точка; ИШ 1 и ИШ 2 - здания - источники шума.

За общее время воздействия шума T принимают: в производственных и служебных помещениях - продолжительность рабочей смены; в жилых и других помещениях, а также на территориях, где нормы установлены отдельно для дня и ночи, - продолжительность дня 7.00 - 23.00 и ночи 23.00 - 7.00 ч.

Допускается в последнем случае принимать за время воздействия T днем - четырехчасовой период с наибольшими уровнями, ночью - одночасовой период с наибольшими уровнями.

Эквивалентные уровни звука непостоянного шума LАэкв, дБА, следует

определять по формуле (26), заменяя Lэкв на LАэкв и Lj на LAj.

Значения требуемого снижения шума LT, обеспечивающие на рабочих местах допустимые по нормам уровни звукового давления, определяются по формуле:

LT = L – Lд ,

(27)

где L - октавный уровень звукового давления в расчетнойточке, дБ; Lд - допустимый октавный уровень звукового давления (табл.8).

Постоянная помещения В определяется по формуле:

B=kμV,

(28)

где к= 0,05 для цехов, машинных залов и т.п.; к = 0,1 для кабин управления, комнат без звукопоглощающей облицовки; к = 0,6 для помещений со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен;

V-объем помещения, м3;

104

μ- частотный коэффициент, принимаемый по табл. 6.

			Частотный коэффициент μ						Таблица6
Объем		Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
помещения,	63		125	250	500	1000	2000	4000		8000
м2
< 200	0,92		0,86	0,8	0,92	1,15	1,6	2,1		2,9
200-1000	0,65		0,62	0,64	0,75	1	1,5	2,4		4,2
> 1000	0,4		0,4	0,44	0,56	0,8	1,3	2,4		4,8

3. Пример расчета задания 2

а) Рассчитать уровень звукового давления в расчетной точке (рабочее место) помещения 15x12 м и высотой 8 м, в котором имеется три однотипных источника шума. Исходные данные приведены в табл. 7, 8.

Показатели

Наличие источников шума

Звуковое поле

Расстояние от источника до расчетточки rj , м

Размеры помещения, м

Высота помещения H, м

Защитные средства:

к - кожух зв - звукопоглощающая облицовка

в- выгородка

э- экран

Расстояние до экрана r ,м

Размеры выгородки в плане, м 2 Высота выгородки, м

Площадь открытых проемов S0, м

Таблица7

№ варианта

L3x3

Расположены в одном ряду Диффузное

r1=6.0 r2=3,0 r3=6,0

15×12

8

к+зв сталь

-

-

-

-

105

	Размер кожуха b∙c∙a, м	3,7∙1,7∙2,1
	Толщина стенки кожуха h, мм	2
	Расстояние между кожухом и	100
	источником шума h1, мм

Таблица 8

Характеристики источников шума

	Значение величин в октавных полосах со среднегеометрическими
Величины				частотами, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lp	106	102	96	94	89	85	82	79
Lд	99	92	86	83	80	78	76	74
α *)	0,12	0,35	0,65	0,9	0,95	0,99	1,0	1,0

α *) Коэффициент звукопоглощения для минераловатных полужестких плит толщиной δ = 50 мм.

Таблица9

Формулы к расчету суммарных уровней звукового давления

Условия	Формула
1. Поле диффузно (не		1		4
менее 3 источников	L = Lp +10 lg		+
		Ω r 2
				B
шума):
а) каждый источник	Lсум = L +10 ln n
б) сумма n разнотипных
источников (n>3)	Lсум =10 lg ∑100,1L
в) сумма n одинаковых
		n
источников		j =1

1.Определяем объем помещения:V=15x12x8=1 440 м3.

2.Частотный коэффициент μ принимается по таблице 6.

106

	Объем помещения,	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц
	м3
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
	> 1000	0,4	0,4	0,44	0,56	0,8	1,3	2,4	4,8

3.Коэффициент к=0,05 для цехов, машинных залов и т.п.

4.Находим постоянную помещения В по формуле: В=кμV.

5.Зная постоянную помещения, рассчитываем уровни звукового давления в расчетной точке от каждого источника по формуле:

L = L		χФ		4
	+10lg		+
		Ω r2
w				kB .

6. Так как значенияL1, L2, L3 при разных частотах отличаются не более чем на 7 дБ, то суммарный уровень звукового давления, создаваемого всеми тремя источниками на рабочем месте, определяем по формуле:

Lсум = L +10ln n .

7.Почастотная разность между допустимым уровнем звукового давления на рабочем месте дает значение требуемого снижения шума ∆L.

8.Все рассчитанные значения заносим в таблицу 10.

Таблица 10

Результаты расчета

Величины			Значение величин в октавных полосах со
			среднегеометрическими частотами, Гц
	63	125		250	500	1000	2000	4000	8000
Lp	106	102		96	94	89	85	82	79
μ	0,4	0,4		0,44	0,56	0,8	1,3	2,4	4,8
B	29	29		32	40	58	94	173	346
L1	98	94		87	84	78	72	66	61
L2	98	94		88	85	78	73	68	64
L3	98	94		87	84	78	72	66	61
Lсум	117	113		107	105	100	96	93	90
Lд	99	92		86	83	80	78	76	74
ΔL = Lсум - Lд	18	21		21	22	20	18	17	16

Как видно из табл.10, суммарное значение уровня звукового давления от3-х источников Lсум во всех октавных полосах превышает допустимые значения Lд. Следовательно, очевидно применение средств защиты от шума.

б) Расчет защитных устройств. Защитные устройства возможны двух типов: изолирующие либо источник шума, либо работающего человека. К первому типу относятся звукоизолирующие боксы, звукоизолирующие кожухи, ко второму -

107

звукоизолирующие кабины, выгородки, экраны.

Фактическая звукоизоляция ограждениями должна обеспечить снижение шума на рабочих местах до уровней, допустимых по нормам, во всех октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000 и

8000.

Экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочими местами персонала (не связанного непосредственно с обслуживанием данного источника), следует применять для защиты рабочих мест от прямого звука. Применение экранов достаточно эффективно только в сочетании со звукопоглощающими конструкциями.

Выгородка представляет собой экран, окружающий источник шума со всех сторон. Выгородки целесообразно применять для источника (источников) шума, уровни звуковой мощности которого на 15 дБ и более выше, чем у остальных источников шума.

Экраны следует применять для снижения уровней звукового давления на рабочих местах в зоне действия прямого звука и в промежуточной зоне. Устанавливать экраны следует по возможности ближе к источнику шума.

Экраны следует изготавливать из твердых листовых материалов или отдельных щитов с обязательной облицовкой звукопоглощающими материалами поверхности, обращенной в сторону источника шума. Дополнительное звукопоглощение, вносимое экранами, следует учитывать при определении акустической постоянной помещения В по формуле (8), эквивалентной площади поглощения А - по формуле (9) и среднего коэффициента звукопоглощения αср - по формуле (10).

Экраны могут быть в плане плоскими (рис. 6, а) и П -образной формы (рис. 6, б), в этом случае их эффективность повышается. Если экран окружает источник шума, он превращается в выгородку (рис. 6, в), в этом случае его эффективность приближается к эффективности бесконечного экрана с высотой H. Линейные размеры экранов должны быть по крайней мере в три раза больше линейных размеров источника шума.

Для проверки того, насколько эффективны выбранные материалы и конструкции, наиболее рациональным является графоаналитический метод, который состоит в графическом построении частотных характеристик фактической и требуемой звукоизоляции. Снижение уровня звукового давления на средних и высокихчастотах при устройстве выгородки определяется по формуле:

			α S
	L =10				,	(29)
		lg 1+	S0

где S - площадь стенок ограждающей конструкции выгородки, м2; So - площадь открытой части рабочего места, м2;

α- коэффициент звукопоглощения облицовки (см. табл.8).

При установке экрана снижение уровня звукового давления определяется

108

по формуле:

∆L =1		B
	− 1+			,	(30)
		8π r	2

где В- постоянная помещения, м2; г- расстояние от источника шума до рабочего места.

Рис. 6. Варианты экранов и выгородка.

Экраны изготавливают из стальных или алюминиевых листов толщиной 1,5- 2,0 мм. Листы облицовывают звукопоглощающим материалом (обычно с двух сторон) толщиной не менее 50 мм.

В акустически необработанных помещениях снижение уровня шума экраном составляет обычно не более 2-3 дБ. Эффективность экрана повышается при облицовке звукопоглощающими материаламии может достигать 16 дБ.

Звукоизолирующие кожухи являются, как правило,наиболее эффективным средством уменьшения шума оборудования в непосредственной близости от источника.

Звукоизолирующий кожух целесообразно применять в тех случаях, когда создаваемый агрегатом (машиной) шум в расчетной точке превышает

109

допустимое значение на 5 дБ и более хотя бы в одной октавной полосе, а шум всего остального технологического оборудования в той же октавной полосе (в той же расчетной точке) на 2 дБ и более ниже допустимого. Требуемую звукоизоляцию кожуха следует определять в октавных полосах частот по формуле:

Rтр.к = L − Lдоп −10 lgαобл + ∆ +5 ,

(31)

где L - расчетный октавный уровень звукового давления, создаваемый данным агрегатом в расчетной точке, дБ;

Lдоп - допустимый октавный уровень звукового давления, дБ;

αобл - коэффициент звукопоглощения внутренней облицовки кожуха;

-поправка, определяемая по таблице 11 в зависимости от соотношения

расчетного уровня шума от работы оборудования без данного агрегата Lф и допустимого уровня звукового давления Lдоп, дБ.

Таблица 11

Lдоп – Lф, дБ	Δ, дБ
2	4,3
3	3
4	2,2
5	1,6
6	1,2
7	1,0
8	0,8
9	0,6

Если величина Rтр.к не превышает 10 дБ на средних и высоких частотах, кожух может быть выполнен из эластичных материалов (винила, резины и др.). Элементы кожуха должны крепиться на каркасе.

Если величина Rтр.к превышает 10 дБ на средних и высоких частотах, кожух следует выполнять из листовых конструкционных материалов.

Кожух из металла следует покрывать вибродемпфирующим материалом (листовым или в виде мастики), при этом толщина покрытия должна быть в 2 – 3 раза больше толщины стенки. 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 непосредственного контакта с агрегатом и трубопроводами. Технологические и вентиляционные отверстия должны быть снабжены глушителями и уплотнителями.

110

Таблица 12

Варианты заданий

Показатели

Номера вариантов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Наличие

L1

L2

L

L3

L2x

L3

L4x

L1x4

L2x4

L3x

источников

L2

L3

1

L4

3

x3

3

4

шума

L

2

Расположены в одном ряду

Расчетная точка

между четырьмя

источниками

Звуковое поле

диффузное

недиффузное

Расстояние от

r1=5,0

r1=3,0

r1=6,0

r1=r2=r3=r4=4,5

источника до

r2=4,0

r2=8,0

r2=3,0

расчетной точки

r3=6,0

Размеры

10х15

12х10

15

х18

помещения, м

Высота

5

6

6

7

8

8

10

10

10

10

помещения Н, м

Защитные

в

в+зв

э

э+

э+з

к+зв

к

к

в

э

средства:

зв

в

сталь

стал

алю

в – выгородка

ь

мини

э – экран

й

к – кожух

зв –

звукопоглощаю

щая облицовка

Расстояние до

1,5

1,

3,0

экрана, м

5

Размеры

1,5х1,5

2х2

выгородки, м

Высота

2,0

2

2,0

выгородки, м

,

0

Площадь

2,0

2

2,0

открытых

,

проемов, м2

0

Размеры кожуха,

3,7

х1,7х1,7

м

Толщина стенки

2

2

2

кожуха h, м

Расстояние

50

50

50

между кожухом

111

и источником

шума h1, мм

Контрольные вопросы:

1.Что называют шумом?

2.Какими основными физико-техническими параметрами характеризуется шум?

3.Что понимают под порогом слышимости и порогом болевого

ощущения?

4.По каким характеристикам классифицируют шум?

5.Какие применяются средства защиты от шума?

6.Какое действие оказывает шум на человека?

7.В чем заключается нормирование производственного шума?

Список литературы:

1.Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.562-96. Шум на рабочих местах в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. - М.:Минздрав РФ, 1997.

2.ГОСТ 12.1.003 – 83. Шум. Общие требования безопасности.

3.Справочник проектировщика. Защита от шума в градостроительстве. – М.: Стройиздат, 1993.

4.СНИП 23-03 – 2003. Защита от шума / Госстрой России.

112

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

Цель практического занятия – закрепление полученных при изучении раздела «Пожарная безопасность» теоретических знаний и формирование практических навыков расчета при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Приоритетным направлением взрыво-пожарозащиты промышленных объектов является разработка технических и организационных мероприятий по предупреждению взрывов и пожаров и рациональный выбор средств и методов защиты от промышленных взрывов и пожаров. Задачи пожарной профилактики перечислены на рис. 1.

Пожарная

профилактика

Исключение	Обеспечение	Ограничение	Условия для
пожара	безопасности	распростр.	тушения
	людей и мат.	пожара	пожара
	ценностей

Рис. 1. Задачи пожарной профилактики.

Системы пожарной безопасности должны характеризоваться экономическими критериями эффективности с учетом всех стадий (научная разработка, проектирование, строительство, эксплуатация) жизненного цикла объектов. Эффективность затрат на обеспечение пожарной безопасности объектов является обязательным условием при технико-экономическом обосновании мероприятий, направленных на повышение пожарной безопасности. Изучение пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 и НПБ 23 по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:

1) ГАЗЫ – вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°С и давлении 101,3 кПа (1 атм) превышает 101,3 кПа (1 атм);

113

2)ЖИДКОСТИ – то же, но давлении меньше 101,3 кПа (1 атм). К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или каплепадения которых меньше 50°С;

3)ТВЕРДЫЕ – индивидуальные вещества и их смеси с температурой плавления или каплепадения выше 50°С (например, вазелин – 54°С), а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т.п.);

4)ПЫЛИ – диспергированные (измельченные) твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм (0,85 мм).

Определения некоторых процессов

Горение – это сложное, быстропротекающее химическое окисление, сопровождающееся выбросом большого количеством тепла, света и продуктов сгорания. Для возникновения процесса горения необходимы три условия: наличие горючего вещества, окислителя и импульса (источника) зажигания. При устранении одного из источников горение не возникает или прекращается.

Горючие вещества – это индивидуальные химические соединения или их смеси, способствующие к распространению горения. Такими веществами являются многие органические соединения, сера, большинство металлов в свободном виде, оксид углерода, водород, древесина, бензин и многие другие.

Окислителем в процессе горения могут быть кислород, азотная кислота, хлор, пероксид натрия, бертолетова соль и другие.

Горючее вещество и окислитель в определенных соотношениях образуют горючую систему, а источник воспламенения может вызывать в ней реакцию горения.

Источники воспламенения по своей природе разнообразны и в основном могут быть как тепловыми, так и искровыми. Тепловыми являются открытый огонь, раскаленные продукты горения, нагретые поверхности, экзотермические реакции. К искровым источникам воспламенения относятся искры удара и трения, электрические искры и дуги при коротком замыкании.

Вусловиях пожара окислителем является воздух. При горении в воздухе концентрация кислорода должна быть не ниже 14-18% об., только некоторые вещества могут гореть при содержании кислорода менее 10% об. – ацетилен, этилен, водород.

Взрыв – быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Взрыв, как правило, приводит к интенсивному росту давления. В окружающей среде образуется ударная волна перед фронтом пламени, распространяющаяся со звуковой скоростью 330 м/с. При взрыве исходная энергия переходит в энергию нагретых сжатых газов, которая превращается в энергию движения, сжатия и разогрева среды.

Вобласти оценки взрывоопасности действующие нормы выделяют категории взрывопожароопасных помещений, более детальная классификация которых по взрывоопасности и необходимые защитные мероприятия должны

114

регламентироваться самостоятельными нормативными документами. По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г, Д. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл.1.

Методика определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности должна использоваться в проектно-сметной и эксплуатационной документации. Категории помещений предприятий и учреждений определяются на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с действующими нормами и ведомственными нормами технологического проектирования, утвержденными в установленном порядке.

Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл.1, от высшей (А) к низшей (Д).

					Таблица 1
Категория помещения	Характеристика веществ и материалов,
	находящихся (обращающихся) в помещении
А	Горючие	газы,	легковоспламеняющиеся
взрывопожароопасная	жидкости с температурой вспышки не более 28°С
	в таком количестве, что могут образовывать
	взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при
	воспламенении	которых	развивается		расчетное
	избыточное давление взрыва в помещении,
	превышающее 5 кПа. Вещества и материалы,
	способные	взрываться	и	гореть		при
	взаимодействии с водой, кислородом воздуха или
	друг с другом в таком количестве, что расчетное
	избыточное давление взрыва в помещении
	превышает 5 кПа.
Б	Горючие	пыли	или		волокна,
взрывопожароопасная	легковоспламеняющиеся жидкости с температурой
	вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком
	количестве,	что	могут	образовывать
	взрывоопасные	пылевоздушные				или
	паровоздушные смеси, при воспламенении
	которых развивается		расчетное		избыточное
	давление взрыва в помещении, превышающее 5
	кПа.
В1 - В4	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые
пожароопасные	горючие и трудногорючие вещества и материалы (в
	том числе пыли и волокна), вещества и материалы,
	способные при взаимодействии с водой,
	кислородом воздуха или		друг с другом т			олько
	гореть, при условии, что помещения, в которых они
	115

	имеются в наличии или обращаются, не относятся к
	категориям А или Б.
Г	Негорючие	вещества	и материалы в горячем,
	раскаленном или расплавленном состоянии,
	процесс обработки		которых сопровождается
	выделением лучистого тепла, искр и пламени;
	горючие газы, жидкости и твердые вещества,
	которые сжигаются или утилизируются в качестве
	топлива.
Д	Негорючие	вещества	и материалы в холодном
	состоянии

Примечание:

Разделение помещений на категории В1 - В4 регламентируется положениями, изложенными в табл.2.

Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее по тексту - пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в табл.2.

Таблица 2

	Категория	Удельная пожарная
		нагрузка g на	Способ размещения
	помещения
		участке МДж × м-2
	В1	Более 2200	Не нормируется
	В2	1401 - 2200	Определяется (см. примечание).
	В3	181 - 1400	Определяется (см. примечание).
	В4	1 - 180	На любом участке пола помещения
			площадью 10 м2. Способ размещения
			участков пожарной нагрузки
			определяется (см. примечание).

Примечание:

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле

n
Q = ∑Gi ×QHiP , МДж ,	(1)

i=1

где Gi - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

116

QHP - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж × кг-1.

Если для определения пожарной нагрузки требуется учет только вещества вышедшего из аппарата при аварии, то G можно определить по формуле:

G =VЖ * pЖ , кг,

(2)

где VЖ – объем разлившейся легковоспламеняющейся или горючей жидкости, м3;

pЖ – плотность легковоспламеняющейся или горючей жидкости, кг × м-3.

Удельная пожарная нагрузка g, МДж × м-2, определяется из соотношения:

g =	Q	, МДж × м-2,	(3)
	S

где Q – пожарная нагрузка, МДж;

S - площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).

2. ПОРЯДОК РАСЧЕТА

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. Основным показателем является избыточное давление взрыва, то есть давление, возникающее при дефлаграционном (распространение пламени по горючей газовой смеси) горении взрывоопасной смеси в замкнутом пространстве. Расчет величины избыточного давления

взрыва ∆P для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей производится по формуле:

∆P = (P	− P ) ×	m ×Z			×	100	×	1
		V	× ρ			С		K , кПа,		(4)
max	0			п
		св				ст

где PMAX – максимальное давление стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом пространстве, принимается равной 900 кПа;

P0 – начальное давление, принимается равным 101 кПа;

m – масса паров легковоспламеняющихся веществ (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате аварии в помещение, кг;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме

117

помещения;

Vсв – свободный объем помещения, м3, (свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения);

pп – плотность газа или пара при расчетной температуре t, кг × м-3;

Cст – стехиометрическая (теоретически вычисляемый объем вещества) концентрация паров ЛВЖ или ГЖ, % (об.);

K – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимается равным 3.

При расчете величины m исходят из следующих предпосылок:

1)происходит расчетная авария одного из аппаратов;

2)все содержимое аппарата поступает в помещение;

3)происходит одновременная утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат;

4)происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости,

(площадь испарения Fи при разливе на пол определяется исходя из расчета, 1л на 1м2 пола помещения);

5)расчетное время отключения трубопроводов TA равняется 300с, при ручном отключении;

6)длительность испарения жидкости T принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600с.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение определяется по формуле:

m =W ×FИ ×T , кг,

(5)

где W - интенсивность испарения, кг×с-1×м-2;

FИ - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п.4 предпосылок;

T – длительность испарения, с, определяется в соответствии с п.6 предпосылок.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W пo формуле:

W =10−6 ×1.0 ×

M

× PH , кг / (см ∙ м2),

(6)

где PН - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t, определяемое по справочным данным, кПа.

Для определение PН, сначала необходимо найти параметр IgPн, после чего становится возможным по номограмме (рис. 2) определить значение

118

параметра давления насыщенного пара ЛВЖ или ГЖ.

	IgРн = A −	B
		(CA +t) .		(7)

Из табл. 3 находятся значения констант Антуана А, В и СА

Рис. 2. Зависимость давления Рн насыщенных паров ЛВЖ или ГЖ от параметра IgРн.

Площадь испарения FИ находится по формуле:
FИ =1,0×VЖ , м2,	(8)

где VЖ - объем ЛВЖ или ГЖ, вышедшей из трубопровода до его отключения расчитывается по формуле:

VЖ =VА + q ×TА +π ×r2 ×L1 , м3,

(9)

где VA – объем аппарата, в котором находится горючее вещество, м3; q – расход горючего вещества в трубопроводах, м3 × с-1;

TA – расчетное время отключения трубопроводов, с (определяется в соответствии с п.5 предпосылок);

r – радиус трубопроводов, м;

L1 – суммарная длинна трубопроводов, м.

Если площадь помещения F меньше рассчитанной площади испарения, то площадь испарения принимается равной площади помещения, FИ = F.

Средняя концентрация паров ЛВЖ или ГЖ CР в помещении определяется по формуле:

119

CСР =	100×m			, (об.),	(10)
	p	П	×V
			СВ

где: m – масса паров ЛВЖ или ГЖ поступившего в помещение, кг: pП – плотность ЛВЖ или ГЖ при заданной температуре t, кг × м-3; VСВ – свободный объем помещения, м3.

Если значение CСР больше произведения 0,5×СНКПР , то коэффициент

участия паров ЛВЖ или ГЖ Z считать равным 0,3. Иначе становится возможным получить значение Z расчетным путем по номограмме (рис. 3), зная параметр X.

Значения X определяются по формуле:

Х =	СН* если СН ≤ С* ,	(11)
	С

где параметр CН, определяется как:

CН	=	100×РН	, (об.),	(13)
		101

где РН –давления насыщенных паров ЛВЖ или ГЖ при заданной температуре t, кПа;

а параметр С* - величина, задаваемая произведением:

C* =1,19×ССТ , (об.),

(14)

где ССТ – стехиометрический концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.).

Стехиометрическая концентрация ЛВЖ и ГЖ вычисляется по формуле:

	CCT =	100	бета , (об.),	(15)
		1+ 4,84×

где бета – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания

бета = n	+	nH −nX	−	nO	,	(16)
C	4		2

nС, nH, nO, nX - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.

120

После чего, при значении X по номограмме (рис. 3) определяем значение коэффициента Z участия паров ЛВЖ или ГЖ во взрыве.

Рис. 3. График определения величины коэффициента Z участия паров легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве.

Плотность газа или пара при расчетной температуре вычисляется по формуле:

pП =	M		3	,	(17)
	22,413×(1+0,00367
		×t) , кг × м

где M – молярная масса кг × моль-1;

t – расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне.

3. Пример расчета

Произвести определение категории помещения промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с дизельным топливом марки "3" (ГОСТ 305-82) объемом Va = 6,3 м3. Размеры помещения LxSxH = 4,0

×4,0 × 3,6 м. Объем помещения Vп = 57,6 м3 Свободный объем помещения Vcв

=0,8 × 57,6 = 46,08 м3. Площадь помещения F = 16 м2. Суммарная длина

трубопроводов диаметром d1 = 57 мм = 0,057 м (r1=0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет L1 = 10 м. Расход дизельного топлива в

121

трубопроводах q = 1,5 л × с-1 = 0,0015 м3 × с-1. Молярная масса дизельного

топлива марки "3" М = 172,3 кг × кмоль-1. Брутто-формула C12,343H12,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 °С ρж = 804 кг × м-3. Константы

уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; СА = 199,523. Температура вспышки tвсп > 40 °С. Низшая теплота сгорания QHP = 4,359 × 107 Дж × кг-1 = 43,59 МДж × кг-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени СНКПР = 0,6 % (об.). Температура воздуха = tр = 41 °С.

Решение

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. Плотность паров дизельного топлива при tр = 41 °С:

	172,3
ρп =	22,413 (1+0,00367 41)= 6,6820 кг × м-3.

Расчетное время отключения трубопроводов по п. 5 предпосылок Та = 300 с, длительность испарения по п. 6 предпосылок Т= 3600 с.

3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. 4 предпосылок:

Vж = Va + q × Та + π × r12 × L1 = 6,3 + 0,0015 × 300 + 3,14 × 0,02852 × 10 = 6,776

м3 = 6776 л;

Fи = 1,0 × 6776 = 6776 м2.

Поскольку площадь помещения F = 16 м2 меньше рассчитанной площади

разлива дизельного топлива Fи = 6776 м2, то окончательно принимаем Fи = F =

16 м2.

4.Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива РН при расчетной температуре tр = 41 °С:

IgРН = 5,07828 - 1255,73 / (199,523 + 41) = - 0,142551,

откуда по номограмме (рис. 2) находим РН = 0,72 кПа.

5.Интенсивность испарения дизельного топлива W составит:

W = 10-6 ×1,0 × 172,3 × 0,72 = 9,45 × 10-6 кг × м-2 × с-1.

6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, будет

равна:

m = 9,45 × 10-6 × 16 × 3600 = 0,5443 кг.

7. Определение стехиометрической концентрации паров вещества.

7.1. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива Сст, согласно формуле (15), исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива, составит:

β= 12,343 + 23,889/4 = 18,32;

Сст = 100/(1 + 4,84 × 18,32) = 1,12 % (об.).

8.Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во

122

взрыве.

8.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива Сср в помещении составит:

Ccр =	100×	0,5443	= 0,18%	, (об.).
	6,682	×46,08

Сср = 0,18 % (об.) < 0,5 × СНКПР = 0,5 × 0,6 = 0,3 % (об.), следовательно,

можно определить значение коэффициента Z расчетным методом.

8.2.Значение Сн будет равно:

Сн = 100 × 0,72/101 = 0,71 % (об.).

8.3.Значение параметра С* будет равно:

С* = 1,19 × 1,12 = 2,13% (об.).

8.4. Поскольку Сн = 0,71 % < С* = 2,13 % (об.), то рассчитываем значение параметра X:

СН

Х = С = 0,71/2,13 = 0,33.

8.5. Согласно номограмме чертежа (рис. 3) при значении Х = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве (Z = 0).

9. Избыточное давление взрыва ∆Р согласно формуле (4) составит:

	∆Р = (900 −101)×	0,5443×0	×	100	×	1	= 0	, кПа.
		46,08×6,682		1,12		3

10.Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А и Б. Согласно табл. 1 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

11.В соответствии с табл. 2 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = Vж × ρж = 6,776 × 804 = 5448 кг;

Q = G × QHP = 5448 × 43, 59 = 237478 МДж;

S = F = 16 м2;

g = QS = 23747816 =14842 , МДж × м-2.

12. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж × м-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. 2 относится к категории В1.

123

			Значения показателей пожарной опасности некоторых веществ									Таблица 3
							Нижний
				Молярная	Темпе-	Плотность	концентра-					Низшая
№		Химиичес-				вещества,	ционный				Характе-	теплота
				масса,	ратура		предел	Константы уравнения
п/	Вещество	кая		кг × кмоль-	вспыш-	кг ×	распростра		Антуана		ристика	сгорания
п		формула		1	ки,°С	м-3	нения				вещества	QHP , МДж
												× кг-1
							пламени,
							% (об.)
								А	В	СА
1	Бензин	С7,267Н14,796		102,2	-34	856	0,79	7,5442	2629,65	384,195	ЛВЖ	44,09
	авиацион-							4
	ный Б-70
2	Амилацетат	С7Н14О2		130,196	+43	875,3	1,08	6,2935	1579,510	221,365	ЛВЖ	29,879
								0
3	Амилен	С5Н10		70,134	<-18	650,9	1,49	5,9104	1014,294	229,783	ЛВЖ	45,017
								8
4	Уайт-спирит	С10,5Н21,0		147,3	>+33	790	0,7	7,1362	2218,3	273,15	ЛВЖ	43,966
								3
5	Ацетон	С3Н6О		58,08	-18	789,9	2,7	6,3755	1281,721	237,088	ЛВЖ	31,360
								1
6	н – Гексан	С6Н14		86,177	-23	660	1,24	5,9951	1166,274	223,661	ЛВЖ	45,105
								7
7	Глицерин	С3Н8О3		92,1	+198	1261	2,6	8,1773	3074,220	214,712	ГЖ	16,102
								93
8	Метиловый	СН4О		32,04	+6	792,4	6,98	7,3527	1660,454	245,818	ЛВЖ	23,839
	спирт
						124

9	Этиленгли-	C2H8O2	62,068	+111	1113	4,29	8,1375	2753,183	252,009	ГЖ	19,329
	коль						4
10	Этиловый	C2H6O	46,07	+13	789,3	3,6	7,8115	1918,508	252,125	ЛВЖ	30,562
	спирт						8
11	Стирол	C8H8	104,14	+30	794	1,1	7,0654	2113,057	272,986	ЛВЖ	43,888
							2
12	н - Октан	C8H18	114,230	+14	703	0,9	6,0939	1379,556	211,896	ЛВЖ	44,787
							6
13	Керосин	С13,595Н26,86	191,7	>+40	854	0,55	4,8217	1211,73	194,677	ЛВЖ	43,692
	осветитель-	0					7
	ный
14	Бензин АИ-	С7,024Н13,708	98,2	-36	770	1,06	4,1231	664,976	221,695	ЛВЖ	43,641
	93						1

125

Таблица 4

Варианты заданий

	Объем				Расход ЛВЖ
	емкости	Габариты	Радиус	Длина
						в	Температура
№№	с ЛВЖ	помещения,	трубопровода,	трубопровода,				Вещество
					трубопроводе,		района, °С
	или ГЖ,	L×S×H, м	м	м	3	-1
	м3				м	×с
1	6,3	15,8×15,8×6,0	0,0318	15	0,0012		39	Этиловый спирт
2	0,027	30,0×10,0×8,0	0,016	20	0,0018		36	Амилацетат
3	0,09	32,0×10,0×8,0	0,0315	10	0,0016		28	Амилен
4	0,027	4,0×4,0×3,6	0,045	17	0,001		36	Бензин АИ-93
5	0,08	12,0×6,0×6,0	0,055	14	0,0056		31	Ацетон
6	6,3	15,8×15,8×6,0	0,08	19	0,0121		41	н – Гексан
7	8,0	32,0×10,0×8,0	0,02	12	0,00105		29	Амилен
8	10,0	12,0×6,0×6,0	0,02	4	0,0046		35	Метиловый спирт
9	15,0	30,0×10,0×8,0	0,0315	7	0,004		27	Этиловый спирт
10	20,0	12,0×6,0×6,0	0,08	21	0,0011		42	Бензин авиационный
								Б-70
11	0,5	4,0×4,0×3,6	0,0318	10	0,0037		36	н – Гексан
12	0,027	15,8×15,8×6,0	0,045	14	0,002		36	н - Октан
13	0,09	12,0×6,0×6,0	0,055	16	0,0025		44	Этиленгликоль
14	8,0	4,0×4,0×3,6	0,08	18	0,00184		40	Бензин АИ-93
15	20,0	15,8×15,8×6,0	0,02	10	0,0009		38	Уайт-спирит
16	0,027	30,0×10,0×8,0	0,016	22	0,0004		31	Бензин авиационный
								Б-70
17	0,08	12,0×6,0×6,0	0,0315	21	0,0007		35	Метиловый спирт
18	15,0	30,0×10,0×8,0	0,045	16	0,0013		33	Глицерин
19	6,3	4,0×4,0×3,6	0,055	11	0,0028		43	Уайт-спирит
				126

20	0,5	32,0×10,0×8,0	0,016	24	0,0026	42	Ацетон
21	0,027	12,0×6,0×6,0	0,0318	12	0,00019	38	Стирол
22	20,0	30,0×10,0×8,0	0,016	19	0,0029	39	Глицерин
23	0,08	3,6×5,4×2,9	0,045	15	0,0024	37	Амилацетат
24	8,0	15,8×15,8×6,0	0,0315	13	0,0017	33	Этиленгликоль
25	6,3	4,0×4,0×3,6	0,08	14	0,0019	40	Керосин
							осветительный

127

Контрольные вопросы

1.Для какой группы веществ производится расчет избыточного давления взрыва?

2.Перечислите критерии, необходимые для возникновения процесса

горения?

3.По какому принципу осуществляется определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности?

4.Поясните, что такое номограмма и для чего она используется в данной практической работе?

5.Согласно какому условию избирается площадь испарения FИ?

6.В чем состоит отличие помещений по взрывопожарной и пожарной опасности категории, т.е. А от категории Б?

7.Из каких технических и организационных мероприятий складывается пожарная профилактика?

8.Дайте определение термина «свободный объем помещения».

Список литературы

1.Нормы пожарной безопасности НПБ 105-03.

2.Пособие по применению НПБ 105-99 «Определение категорий помещений и зданий по взрывоопасной и пожарной опасности» при рассмотрении проектно-сметной документации. Щебенко Ю.Н., Смолин И.М., Молчадский И.С., и др. – М.:ВНИИПО, 1998. - 119с.

3.Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие Часть III. Взрыво-

ипожаробезопасность производственных объектов технологических процессов. Гимранов Ф.М., Мухамедзянова Э.Р., и др. - Казань. 2005. – 146с.

4.Краткий курс пожарно-технического минимума: Справочник. – 2-е изд., доп. (с изм.). Собурь С.В. – М.: Пожкнига, 2004. – 304 с.

128

Ворожейкина Н.В., Евсеева М.Ю., Колесникова Л.А., Лысов Л.А., Михайлова В.Н., Савельев Д.И., Скопинцева О.В., Сологуб О.В., Умнов В.А., Федотов А.В.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Часть II

ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА

Практикум

Темплан 2009 г.

Редактор Темираева А.Т. Технический редактор Бондаренко М.А.

Подписано в печать .09.2009 г. Формат 60х90/16 Объем 8,6 печ. л. Тираж 200 экз. Заказ №

Типография МГГУ, Москва, Ленинский проспект, 6