Методы защиты от вибрации на производстве

Одной из существенных проблем современного производства и строительного комплекса является проблема вибрационного воздействия, основным источником которого является промышленное оборудование. К такому оборудованию относятся, в первую очередь, различного рода грохоты, вибросита, вращающиеся элементы печей, молоты, прессы, устанавливаемые на промышленных предприятиях. В несколько меньшей степени по интенсивности, но не по значимости влияния на организм человека, в качестве источников шума и вибрации выступают элементы технологического оборудования технических этажей в жилых и общественных зданиях. Основной источник шума в этом случае — работа холодильного оборудования, вентиляторов и насосов инженерно-тепловых пунктов (ИТП), а также трансформаторное оборудование встроенных подстанций. Вибрационное воздействие оказывает вредное влияние на здоровье людей, как непосредственно работающих на предприятии, так и находящихся в рядом расположенных помещениях (например, административно-бытовых, офисных, жилых).

Виды вибрации

По способу передачи на тело человека можно выделить два вида вибрации:

• общая вибрация, которая воздействует на стоящего, либо сидящего человека;
• локальную вибрацию, которая передается преимущественно через руки человека, контактирующего с вибрационным оборудованием.

По источнику возникновения различают:

• локальную вибрацию от механизированного и немеханизированного оборудования;
• общая вибрация
  1. категория - транспортная, действующая на рабочих местах самоходных машин, перемещающихся по местности и дорогам;
  2. категория - транспортно-технологическая, действующая на человека в кабинах машин, перемещающихся по территории площадок предприятий и производственных помещений;
  3. категория - технологическая вибрация, действующая на стационарных машинах, передающаяся от иного вибрационного оборудования, не связанного с машиной). Вибрация 3-ей категории дополнительно подразделяется на типы, в зависимости от расположения рабочего места и напряженности рабочего процесса);
• общая вибрация в жилых и общественных зданиях от внутренних и внешних источников.

По характеру спектра выделяются узкополосные вибрации, для которых в одной из 1/3 октавных полос имеются значительные превышения по сравнению с другими 1/3 октавными полосами и широкополосые с непрерывным спектром.

Узкополосные	Широкополосные

По частотному составу выделяют низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные вибрации в зависимости от преобладания максимальных уровней в отдельных октавных полосах частот.

По временным характеристикам выделяются постоянные и непостоянные вибрации.

Постоянные	Непостоянные
Величина нормируемого параметра меняется не более, чем в 2 раза за время наблюдения	Величина нормируемого параметра меняется более, чем в 2 раза за время наблюдения (10 минут)

Для оценки фактически действующей вибрации неотъемлемым элементом процесса проектирования виброзащитных систем является замер уровня вибрационных шумов, который включает в себя замер уровня вибрации и измерение воздушного шума в нормируемых помещениях. Метод проведения измерений должен позволять зафиксировать наиболее неблагоприятные сочетания негативных шумовых воздействий. В качестве приборов для измерений используются приборы прошедшие испытания с целью утверждения типа средства измерения и занесенные в Государственный реестр средств измерений. Для оценки уровней виброускорений датчики виброизмерительного прибора устанавливаются на перекрытие, либо иную вибрирующую поверхность и производится запись сигнала, либо октавных, 1/3 октавных уровней одновременно по трем направлениям. Далее именно эти измеренные уровни виброускорений позволяют осуществить выбор способа виброзащиты оборудования и определить требуемую эффективность. Измерение шума также производится в исследуемых помещениях предприятия, что позволяет уточнить картину неблагоприятных факторов и, в частности, осуществить разработку дополнительных шумозащитных средств.

Таким образом, только совместные измерения уровней шума и вибрации, выполненные в помещениях производствнного предприятия позволяют решить задачу защиты людей от неблагоприятных факторов, возникающих при работе виброактивных агрегатов.

Воздействие на организм человека

На сегодняшний день основным нормативным документом, регламентирующим предельно допустимые уровни вибрации и шума, в том числе, включающий в себя нормы охраны труда на производстве, является СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиеничекие нормативы и требования к обеспечению безопасности (или) безвредности для человека факторов среды обитания». нормирование предельно допустимых значений производится в зависимости от вида вибрации и функционального назначения помещения.

Как воздействует вибрация в организме человека? Безусловно, в наиболее критичных случаях вредного воздействия вибрации—это развитие так называемой «вибрационной болезни», основными симптомами которой, являются нарушения со стороны сердечно-сосудистой, нервной системы и опорно-двигательного аппарата. Являясь сильным раздражителем, вибрационное воздействие приводит к увеличению секреции ряда гормонов в нервных тканях человека, которые, в свою очередь, приводят к значительному увеличению тонуса сосудов, способствуя повышению артериального давления в результате значительного сужения просветов кровеносных сосудов, в том числе и артерий. В наиболее выраженных случаях теряется вибрационная чувствительность и возникает болевой синдром. Но даже и вслучае меньшей интенсивности вибрационного воздействия возникают условия, способствующие формированию беспокойных состояний у лиц, проживающих, либо работающих в условиях повышенного шума и вибрации. В условиях напряженного труда заметно снижается общая продуктивность рабочего процесса на предприятии. В зависимости от степени напряженности трудового процесса нормируются уровни допустимого вибрационного воздействия и шума внутри помещений. Также нормируются уровни вибрации и шума в зависимости от функционального назначения помещения.

Способы борьбы с вибрациями

С целью уменьшения вредного воздействия вибраций на организм человека применяются различные методы защиты с повышенным уровнем вибрации. В основном они опираются на такие средства, как виброизоляторы, виброопоры, вибродемпфирующая обувь и устройство «плавающих полов». Для выявления наиболее эффективного метода защиты людей от вибрационного оборудования необходимо выполнить натурные измерения уровней шума и вибрации.

Известно несколько методов борьбы с вибрационным воздействием и шумом, которые действует на человека внутри помещений и причиной которого является работа производственного оборудования. Наиболее часто выделяют два основных метода: защита «в источнике» и защита самого помещения, либо опорной площадки, на которой находятся люди. Защита «в источнике» заключается в установке вибрационного оборудования на систему виброизолирующих элементов (виброизоляторов, пружин, полиуретановых матов), а виброизоляция помещения, в котором находятся (проживают или работают люди) основана на том, что все несущие конструкции, на которые опираются несущие стены, колонны и перекрытия изолируемого помещения, опираются на систему виброизоляционных элементов. Данные методы позволяют снизить локальную вибрацию и уровень общей вибрации. В том случае, если защита помещения невозможна по конструктивным соображениям, ограничиваются устройством «плавающих полов».

Рассмотрим более подробно метод защиты «в источнике». В самом простейшем случае он заключается в разработке опорных узлов из металла для опирания элементов вибрационного оборудования. В качестве средства гашения шума и виброзащиты используются резиновые, либо металлические виброизоляторы, либо пружинные сборки. Последнее время с успехом применяются полиуретановые маты зарубежного и отечественного производства. Принципиальная схема данного способа защиты, основанного на дискретном распределении средств защиты приведена на рисунке.

Несколько более сложным с точки зрения практической реализации является использование метода защиты, основанного на применении отрезки самих помещений здания, в которых работают люди, от примыкающих вибрирующих конструктивных элементов. С этой целью все несущие элементы здания перерезаются защитными швами, в которые устанавливаются упругие вибродемпфирующие изоляторы. Данный способ защиты, по сравнению с ранее рассмотренным способом требует более тщательной проработки на этапе принятия проектных решений и является более конструктивно сложным. В качестве средства защиты при использовании данного метода могут применяться те же виды изоляторов, пружин и полиуретановых матов, но расчитанные на большую величину нагрузки, учитывающую вес стен и перекрытий защищаемых помещений.

Несколько промежуточное положение по сравнению с ранее расмотренными методами защиты занимает способ устройства «плавающих полов». Где в качестве защитного слоя могут выступать как полиуретановые маты, так и виброизоляторы. Использование пружин в качестве средства защиты при использовании данного метода редко применяется на практике. Данный метод сочетает преимущество виброзащиты «в источнике», позволяя избежать необходимости разрезки несущих конструкций здания и, одновременно, позволяет унифицированно подойти к разработке проектных решений по виброзащите, не прибегая к разработке уникальных проектных решений для каждого из изолируемых агрегатов.

Таким образом, от возникновения проблемы, связанной с повышенными шумами и вибрациями на производстве до её полного решения необходимо последовательно пройти ряд шагов: