В идеале, наиболее эффективным средством борьбы с шумом является предотвращение проникновения источника шума в окружающую среду предприятия, в первую очередь путем внедрения эффективной программы «Покупай тишину» для оснащения рабочего места оборудованием, спроектированным с низким уровнем шума. Для выполнения такой программы необходимо разработать четкое, хорошо написанное изложение спецификаций по ограничению шумовых характеристик нового оборудования, установок и процессов с учетом опасности шума. Хорошая программа также включает мониторинг и техническое обслуживание.

После установки оборудования и выявления избыточного шума с помощью измерений уровня звука проблема контроля шума становится более сложной. Тем не менее, существуют инженерные средства управления, которые можно модернизировать для существующего оборудования. Кроме того, для каждой проблемы обычно существует более одного варианта контроля шума. Таким образом, для лица, управляющего программой контроля шума, становится важным определить наиболее осуществимые и экономичные средства снижения шума в каждой конкретной ситуации.

Борьба с шумом на заводе и в дизайне продукта

Использование письменных спецификаций для определения требований к оборудованию, его установке и приемке является стандартной практикой в ​​современных условиях. Одна из главных возможностей в области контроля шума, доступных заводскому проектировщику, — это возможность влиять на выбор, покупку и компоновку нового оборудования. При правильном написании и управлении реализация программы «Купи тишину» посредством закупочных спецификаций может оказаться эффективным средством борьбы с шумом.

Наиболее активный подход к контролю шума на этапе проектирования объекта и закупки оборудования существует в Европе. В 1985 году двенадцать государств-членов Европейского сообщества (ЕС) — ныне Европейского союза (ЕС) — приняли директивы «Нового подхода», предназначенные для широкого класса оборудования или машин, а не для отдельных стандартов для каждого типа оборудования. К концу 1994 г. было издано три директивы «Нового подхода», содержащие требования по шуму. Эти Директивы:

1. Директива 89/392/ЕЭС с двумя поправками 91/368/ЕЕС и 93/44/ЕЕС
2. Директива 89 / 106 / EEC
3. Директива 89/686/ЕЕС с одной поправкой 93/95/ЕЕС.

Первый из перечисленных выше пунктов (89/392/EEC) обычно называют Директивой по машинному оборудованию. Эта Директива обязывает производителей оборудования включать контроль шума в качестве неотъемлемой части безопасности машины. Основная цель этих мер заключается в том, что машины или оборудование, предназначенные для продажи в ЕС, должны удовлетворять основным требованиям в отношении шума. В результате с конца 1980-х годов производители, заинтересованные в маркетинге в ЕС, уделяли большое внимание разработке малошумного оборудования.

Для компаний за пределами ЕС, пытающихся внедрить добровольную программу «Покупай тихо», степень достигнутого успеха во многом зависит от сроков и приверженности всей управленческой иерархии. Первым шагом в программе является установление приемлемых критериев шума для строительства нового завода, расширения существующего объекта и покупки нового оборудования. Чтобы программа была эффективной, указанные пределы шума должны рассматриваться как покупателем, так и продавцом как абсолютное требование. Когда продукт не соответствует другим параметрам конструкции оборудования, таким как размер, скорость потока, давление, допустимое повышение температуры и т. д., руководство компании считает его неприемлемым. Это то же самое обязательство, которое необходимо соблюдать в отношении уровней шума, чтобы добиться успеха в программе «Покупай тихо».

Что касается упомянутого выше временного аспекта, то чем раньше в процессе проектирования будут рассмотрены шумовые аспекты проекта или покупки оборудования, тем выше вероятность успеха. Во многих случаях у заводского проектировщика или покупателя оборудования есть выбор типов оборудования. Знание шумовых характеристик различных вариантов позволит ему или ей указать более тихие варианты.

Помимо выбора оборудования, важное значение имеет раннее участие в проектировании размещения оборудования на заводе. Очевидно, что перемещение оборудования на бумаге на этапе проектирования проекта намного проще, чем его физическое перемещение позже, особенно после того, как оборудование находится в эксплуатации. Простое правило, которому нужно следовать, состоит в том, чтобы машины, процессы и рабочие зоны имели примерно одинаковый уровень шума вместе; и отделить особо шумные и особенно тихие районы буферными зонами со средним уровнем шума.

Валидация критериев шума в качестве абсолютного требования требует совместных усилий персонала компании из таких отделов, как инженерный, юридический, отдел закупок, промышленной гигиены и охраны окружающей среды. Например, отделы промышленной гигиены, безопасности и/или персонала могут определять желаемые уровни шума для оборудования, а также проводить акустические исследования для квалификации оборудования. Далее инженеры компании могут написать спецификацию на закупку, а также выбрать бесшумные типы оборудования. Агент по закупкам, скорее всего, будет управлять контрактом и полагаться на представителей юридического отдела для помощи в обеспечении соблюдения. Участие всех этих сторон должно начинаться с самого начала проекта и продолжаться через запросы на финансирование, планирование, проектирование, торги, установку и ввод в эксплуатацию.

Даже самая тщательная и краткая спецификация не имеет большого значения, если бремя соблюдения требований не возлагается на поставщика или производителя. Для определения средств определения соответствия необходимо использовать четкие формулировки контракта. Следует ознакомиться с процедурами компании, разработанными для введения гарантий, и соблюдать их. Может быть желательно включить положения о штрафных санкциях за несоблюдение. Важнейшее место в стратегии правоприменения занимает обязательство покупателя следить за тем, чтобы требования выполнялись. Компромисс по критериям шума в обмен на стоимость, срок поставки, производительность или другие уступки должен быть исключением, а не правилом.

В Соединенных Штатах ANSI опубликовал стандарт ANSI S12.16: Руководство по спецификации шума нового оборудования (1992). Этот стандарт является полезным руководством для написания внутренней спецификации компании по шуму. Кроме того, в этом стандарте содержится руководство по получению данных об уровне звука от производителей оборудования. После получения от производителя данные могут быть использованы проектировщиками предприятия при планировании компоновки оборудования. Из-за различных типов различного оборудования и инструментов, для которых был подготовлен настоящий стандарт, не существует единого протокола обследования, подходящего для измерения данных об уровне звука. В результате, этот стандарт содержит справочную информацию о соответствующей процедуре измерения звука для тестирования различного стационарного оборудования. Эти процедуры обследования были подготовлены соответствующей торговой или профессиональной организацией в Соединенных Штатах, ответственной за определенный тип или класс оборудования.

Модернизация существующего оборудования

Прежде чем решить, что нужно сделать, необходимо определить основную причину шума. С этой целью полезно иметь представление о том, как генерируется шум. Шум создается большей частью механическими ударами, высокоскоростным потоком воздуха, высокоскоростным потоком жидкости, вибрирующими поверхностями машин и нередко самим изготавливаемым продуктом. Что касается последнего пункта, то в производственных и перерабатывающих отраслях, таких как производство металлов, производство стекла, пищевая промышленность, горнодобывающая промышленность и т. д., часто бывает так, что взаимодействие между продуктом и машинами передает энергию, которая создает шум.

Идентификация источника

Одним из наиболее сложных аспектов борьбы с шумом является идентификация фактического источника. В типичной промышленной среде обычно одновременно работает несколько машин, что затрудняет определение основной причины шума. Это особенно верно, когда стандартный шумомер (SLM) используется для оценки акустической среды. SLM обычно обеспечивает уровень звукового давления (SPL) в определенном месте, что, скорее всего, является результатом более чем одного источника шума. Таким образом, геодезист обязан использовать систематический подход, который поможет выделить отдельные источники и их относительный вклад в общий SPL. Для определения происхождения или источника шума могут использоваться следующие методы обследования:

• Измерьте частотный спектр и нарисуйте данные.
• Измерьте уровень звука в дБА как функцию времени.
• Сравните данные о частоте аналогичного оборудования или производственных линий.
• Изолируйте компоненты с помощью временных элементов управления или путем включения и выключения отдельных элементов, когда это возможно.

Одним из наиболее эффективных методов локализации источника шума является измерение его частотного спектра. После того, как данные измерены, очень полезно нанести результаты на график, чтобы можно было визуально наблюдать за характеристиками источника. Для решения большинства задач по снижению шума измерения могут быть выполнены либо с фильтрами полной (1/1), либо с третьоктавными (1/3) полосами частот, используемыми с SLM. Преимущество измерения в полосе 1/3 октавы заключается в том, что оно дает более подробную информацию о том, что исходит от части оборудования. На рис. 1 показано сравнение измерений в полосе 1/1 и 1/3 октавы, проведенных рядом с насосом с девятью поршнями. Как показано на этом рисунке, данные 1/3-октавного диапазона четко идентифицируют частоту накачки и многие ее гармоники. Если использовать данные только 1/1 или всей октавной полосы, как показано сплошной линией и нанесено на каждой центральной частоте на рисунке 1, становится труднее диагностировать, что происходит внутри насоса. С данными в полосе 1/1 октавы имеется в общей сложности девять точек данных между 25 Гц (Гц) и 10,000 27 Гц, как показано на этом рисунке. Однако в этом частотном диапазоне имеется в общей сложности 1 точек данных с использованием измерений в полосе 3/1 октавы. Очевидно, что данные в полосе 3/1 октавы предоставят более полезные данные для определения основной причины шума. Эта информация имеет решающее значение, если целью является контроль шума в источнике. Если интерес представляет только тракт, по которому передаются звуковые волны, то данных в полосе 1/XNUMX октавы будет достаточно для целей выбора акустически подходящих продуктов или материалов.

Рисунок 1. Сравнение данных в полосах 1/1 и 1/3 октавы.

На рис. 2 показано сравнение между спектром в 1/3 октавы, измеренным на расстоянии 3 фута от перепускной трубы компрессора жидкостного чиллера, и фоновым уровнем, измеренным примерно на расстоянии 25 футов (обратите внимание на приблизительные значения, приведенные в сноске). Эта позиция представляет собой общую область, где сотрудники обычно проходят через это помещение. По большей части компрессорная обычно не занята рабочими. Единственное исключение существует, когда обслуживающий персонал ремонтирует или капитально ремонтирует другое оборудование в помещении. Помимо компрессора, в этой области работает еще несколько крупных машин. Для облегчения идентификации первичных источников шума было измерено несколько частотных спектров рядом с каждым из элементов оборудования. Когда каждый спектр сравнивали с данными в фоновом положении на пешеходной дорожке, только перепускная труба компрессорного агрегата демонстрировала подобную форму спектра. Следовательно, можно сделать вывод, что это основной источник шума, контролирующий уровень, измеренный на проходе для сотрудников. Как показано на рис. 2, с помощью данных о частоте, измеренных рядом с оборудованием, и графического сравнения отдельных источников с данными, записанными на рабочих местах сотрудников или в других представляющих интерес областях, часто можно определить доминирующие источники шумов. ясно.

Рис. 2. Сравнение перекрестной трубы с фоновым уровнем

Когда уровень звука колеблется, как в случае циклического оборудования, полезно измерить общий уровень звука по шкале А в зависимости от времени. С помощью этой процедуры важно наблюдать и документировать, какие события происходят с течением времени. На рис. 3 показан уровень звука, измеренный на рабочем месте оператора в течение одного полного машинного цикла. Процесс, изображенный на рисунке 3, представляет собой процесс упаковочной машины, время цикла которой составляет приблизительно 95 секунд. Как показано на рисунке, максимальный уровень шума 96.2 дБА возникает при выпуске сжатого воздуха на 33-й секунде машинного цикла. Другие важные события также отмечены на рисунке, что позволяет определить источник и относительный вклад каждого действия в течение полного цикла обмотки.

Рисунок 3. Рабочая станция оператора упаковки

В промышленных условиях, где имеется несколько технологических линий с одним и тем же оборудованием, целесообразно сравнить данные о частоте для аналогичного оборудования друг с другом. На рис. 4 показано сравнение двух аналогичных технологических линий, каждая из которых производит один и тот же продукт и работает с одинаковой скоростью. Часть процесса включает в себя использование устройства с пневматическим приводом, которое пробивает полудюймовое отверстие в продукте на заключительном этапе его производства. Анализ этого рисунка ясно показывает, что общий уровень звука в линии №1 на 5 дБА выше, чем в линии №2. Кроме того, спектр, изображенный для линии №1, содержит основную частоту и множество гармоник, которых нет в спектре линии №2. Следовательно, необходимо исследовать причину этих различий. Часто существенные различия указывают на необходимость технического обслуживания, как это было с последним механизмом пробивки линии № 2. Однако эта конкретная проблема шума потребует дополнительных мер контроля, поскольку общий уровень шума на линии №1 все еще относительно высок. Но смысл этого метода обследования заключается в выявлении различных проблем с шумом, которые могут существовать между аналогичными единицами оборудования и процессов, которые можно легко устранить с помощью эффективного технического обслуживания или других корректировок.

Рисунок 4. Окончательная операция штамповки для идентичных технологических линий

Как упомянуто выше, SLM обычно обеспечивает SPL, который включает акустическую энергию от одного или нескольких источников шума. При оптимальных условиях измерения лучше всего измерять каждую единицу оборудования при выключенном остальном оборудовании. Хотя эта ситуация является идеальной, редко бывает целесообразно останавливать установку, чтобы изолировать конкретный источник. Чтобы обойти это ограничение, часто эффективно использовать временные меры контроля с некоторыми источниками шума, которые обеспечат некоторое кратковременное снижение шума, чтобы можно было измерить другой источник. Некоторые доступные материалы, которые могут обеспечить временное уменьшение, включают фанерные ограждения, акустические покрытия, глушители и барьеры. Часто постоянное применение этих материалов создает долговременные проблемы, такие как накопление тепла, помехи доступу оператора или потоку продукта, или дорогостоящие перепады давления, связанные с неправильно выбранными глушителями. Однако для помощи в выделении отдельных компонентов эти материалы могут быть эффективными в качестве краткосрочного контроля.

Другой метод, доступный для изоляции конкретной машины или компонента, состоит в том, чтобы включать и выключать различное оборудование или участки производственной линии. Для эффективного проведения этого типа диагностического анализа процесс должен быть способен функционировать при отключенном выбранном элементе. Далее, для того, чтобы эта процедура была законной, крайне важно, чтобы производственный процесс никоим образом не затрагивался. Если процесс затронут, то вполне возможно, что измерение не будет репрезентативным для уровня шума при нормальных условиях. Наконец, все достоверные данные могут быть затем ранжированы по величине общего значения дБА, чтобы помочь определить приоритет оборудования для инженерного контроля шума.

Выбор подходящих параметров шумоподавления

После того, как причина или источник шума идентифицирована и известно, как он распространяется на рабочие зоны сотрудников, следующим шагом будет решение о том, какие могут быть доступные варианты контроля шума. Стандартная модель, используемая в отношении контроля почти любой опасности для здоровья, заключается в изучении различных вариантов контроля, применимых к источнику, пути и получателю. В некоторых ситуациях управления одним из этих элементов будет достаточно. Однако при других обстоятельствах может потребоваться обработка более чем одного элемента для получения приемлемой шумовой среды.

Первым шагом в процессе борьбы с шумом должна быть попытка какой-либо обработки источника. По сути, модификация источника устраняет первопричину проблемы шума, в то время как контроль пути передачи звука с помощью барьеров и ограждений устраняет только симптомы шума. В тех ситуациях, когда в машине имеется несколько источников и цель состоит в том, чтобы обработать источник, необходимо рассмотреть все механизмы, генерирующие шум, покомпонентно.

В случае чрезмерного шума, создаваемого механическими ударами, исследуемые варианты контроля могут включать методы снижения движущей силы, уменьшения расстояния между компонентами, балансировки вращающегося оборудования и установки виброизоляционных фитингов. Что касается шума, возникающего от высокоскоростного воздушного потока или потока жидкости, основная модификация заключается в снижении скорости среды, если предположить, что это осуществимый вариант. Иногда скорость можно уменьшить, увеличив площадь поперечного сечения рассматриваемого трубопровода. Препятствия в трубопроводе должны быть устранены, чтобы обеспечить обтекаемый поток, что, в свою очередь, уменьшит колебания давления и турбулентность в транспортируемой среде. Наконец, установка глушителя или глушителя подходящего размера может обеспечить значительное снижение общего шума. Следует проконсультироваться с производителем глушителя для помощи в выборе надлежащего устройства, исходя из рабочих параметров и ограничений, установленных покупателем.

Когда вибрирующие участки поверхности машины действуют как резонатор для воздушного шума, варианты управления включают снижение движущей силы, связанной с шумом, создание меньших участков из больших площадей поверхности, перфорацию поверхности, увеличение жесткости подложки. или масса, а также применение демпфирующего материала или виброизоляционных фитингов. Что касается использования виброизоляционных и демпфирующих материалов, следует проконсультироваться с производителем продукта для получения помощи в выборе соответствующих материалов и процедур установки. Наконец, во многих отраслях фактически производимый продукт часто является эффективным излучателем воздушного шума. В этих ситуациях важно оценить способы надежного крепления или лучшей поддержки продукта во время изготовления. Еще одна мера контроля шума, которую необходимо исследовать, заключается в снижении силы удара между машиной и продуктом, между частями самого продукта или между отдельными элементами продукта.

Часто перепроектирование процесса или оборудования и модификация источника могут оказаться неосуществимыми. Кроме того, могут возникнуть ситуации, когда выявить первопричину шума практически невозможно. Когда существует любая из этих ситуаций, использование мер контроля для обработки пути передачи звука было бы эффективным средством для снижения общего уровня шума. Двумя основными мерами по снижению выбросов при обработке дорожек являются акустические ограждения и барьеры.

Разработка акустических корпусов на современном рынке идет полным ходом. Как готовые, так и изготовленные на заказ корпуса доступны от нескольких производителей. Чтобы приобрести соответствующую систему, покупателю необходимо предоставить информацию о текущем общем уровне шума (и, возможно, данные о частоте), размерах оборудования, цели снижения шума, потребности в потоке продукции и доступе сотрудников, и любые другие эксплуатационные ограничения. Затем продавец сможет использовать эту информацию, чтобы выбрать товар из наличия или изготовить корпус по индивидуальному заказу, чтобы удовлетворить потребности покупателя.

Во многих ситуациях может оказаться более экономичным спроектировать и построить корпус, чем покупать коммерческую систему. При проектировании корпусов необходимо учитывать множество факторов, если корпус должен быть удовлетворительным как с акустической, так и с производственной точек зрения. Конкретные рекомендации по проектированию корпуса следующие:

Размеры корпуса. Критических указаний по размеру или размерам корпуса не существует. Лучше всего следовать правилу больше лучше. Крайне важно, чтобы был обеспечен достаточный зазор, чтобы оборудование могло выполнять все предполагаемые движения, не касаясь корпуса.

Стена ограждения. Снижение шума, обеспечиваемое кожухом, зависит от материалов, используемых в конструкции стен, и от того, насколько плотно закрыт кожух. Выбор подходящих материалов для стен ограждения должен определяться с использованием следующих эмпирических правил (Moreland 1979):

• для корпуса без внутреннего поглощения:

TL_{требуется}=NR+20 дБА

• примерно с 50% внутренней абсорбцией:

TL_{требуется}=NR+15 дБА

• при 100% внутреннем поглощении:

TL_{требуется}=NR+10 дБА.

В этих выражениях TL_{требуется} — потери при передаче, требуемые стеной или панелью ограждения, а NR — желаемое снижение шума для достижения поставленной цели.

Уплотнения. Для максимальной эффективности все стыки стен корпуса должны быть плотно пригнаны. Отверстия вокруг проходов труб, электропроводки и т. д. должны быть герметизированы незастывающей мастикой, такой как силиконовый герметик.

Внутреннее всасывание. Для поглощения и рассеивания акустической энергии внутренняя поверхность корпуса должна быть облицована звукопоглощающим материалом. Для выбора соответствующего материала следует использовать частотный спектр источника. Опубликованные производителем данные о поглощении служат основой для подбора материала к источнику шума. Важно, чтобы максимальные коэффициенты поглощения соответствовали тем частотам источника, которые имеют самые высокие уровни звукового давления. Поставщик или производитель продукта также может помочь с выбором наиболее эффективного материала на основе частотного спектра источника.

Изоляция корпуса. Важно, чтобы конструкция корпуса была отделена или изолирована от оборудования, чтобы механическая вибрация не передавалась на сам корпус. Когда части машины, такие как проходы для труб, соприкасаются с корпусом, важно установить виброизоляционные фитинги в точке контакта, чтобы замкнуть любой потенциальный путь передачи. Наконец, если машина вызывает вибрацию пола, основание ограждения также следует обработать виброизоляционным материалом.

Обеспечение товарного потока. Как и в случае с большинством производственного оборудования, потребуется перемещать продукт в корпус и из него. Использование акустически облицованных каналов или туннелей может обеспечить поток продукта и при этом обеспечить звукопоглощение. Чтобы свести к минимуму утечку шума, рекомендуется, чтобы все проходы были в три раза длиннее, чем внутренняя ширина наибольшего размера отверстия туннеля или канала.

Предоставление рабочего доступа. Двери и окна могут быть установлены для обеспечения физического и визуального доступа к оборудованию. Крайне важно, чтобы все окна имели, по крайней мере, те же характеристики потерь при передаче, что и стены ограждения. Далее, все дверцы доступа должны плотно закрываться по всем краям. Для предотвращения работы оборудования при открытых дверях рекомендуется включить систему блокировки, которая разрешает работу только при полностью закрытых дверях.

Вентиляция корпуса. Во многих приложениях для корпусов будет происходить чрезмерное накопление тепла. Для прохождения охлаждающего воздуха через кожух на выпускном или нагнетательном канале необходимо установить вентилятор производительностью от 650 до 750 кубических футов/метров. Наконец, впускные и выпускные каналы должны быть облицованы абсорбирующим материалом.

Защита абсорбирующего материала. Чтобы предотвратить загрязнение абсорбирующего материала, поверх абсорбирующей подкладки следует нанести брызгозащитный экран. Это должен быть очень легкий материал, такой как пластиковая пленка толщиной в один мил. Поглощающий слой должен быть сохранен просечно-вытяжным листом, перфорированным металлическим листом или метизной тканью. Облицовочный материал должен иметь открытую площадь не менее 25%.

Альтернативным способом обработки пути передачи звука является использование акустического барьера для блокировки или экранирования приемника (рабочего, подверженного риску шума) от прямого пути звука. Акустический барьер представляет собой материал с высокими потерями при передаче, например сплошную перегородку или стену, вставленную между источником шума и приемником. Блокируя прямой путь к источнику, барьер заставляет звуковые волны достигать приемника за счет отражения от различных поверхностей в комнате и дифракции на краях барьера. В результате снижается общий уровень шума в месте расположения приемника.

Эффективность барьера зависит от его расположения относительно источника или приемников шума и от его габаритных размеров. Чтобы максимизировать потенциальное снижение шума, барьер должен располагаться как можно ближе к источнику или приемнику. Далее барьер должен быть как можно выше и шире. Чтобы эффективно блокировать путь звука, используется материал высокой плотности порядка 4–6 фунтов/фут.³, должен быть использован. Наконец, барьер не должен содержать отверстий или щелей, которые могут значительно снизить его эффективность. Если необходимо предусмотреть окно для визуального доступа к оборудованию, то важно, чтобы окно имело звукопропускание, по крайней мере, такое же, как у самого барьерного материала.

Последним вариантом снижения воздействия шума на работников является обработка пространства или территории, где работает работник. Этот вариант наиболее удобен для тех рабочих операций, таких как инспекция продукции или станции мониторинга оборудования, где перемещение сотрудников ограничено относительно небольшой площадью. В таких ситуациях может быть установлена ​​акустическая будка или укрытие, чтобы изолировать сотрудников и снизить уровень шума. Ежедневное воздействие шума будет снижено, если значительная часть рабочей смены будет проводиться внутри убежища. Чтобы построить такое убежище, следует руководствоваться ранее описанными рекомендациями по проектированию ограждений.

В заключение, реализация эффективной программы «Купи тишину» должна стать начальным шагом в процессе полного контроля шума. Этот подход предназначен для предотвращения покупки или установки любого оборудования, которое может создавать проблемы с шумом. Однако в тех ситуациях, когда уже существует чрезмерный уровень шума, необходимо систематически оценивать шумовую среду, чтобы разработать наиболее практичный вариант инженерного контроля для каждого отдельного источника шума. При определении относительного приоритета и срочности принятия мер по контролю шума следует учитывать воздействие на сотрудников, занятость помещения и общий уровень шума на территории. Очевидно, что важным аспектом желаемого результата является максимальное снижение воздействия шума на сотрудников при вложенных денежных средствах и одновременное обеспечение наибольшей степени защиты сотрудников.

Назад