Защита от вибрации и шума

ВОПРОС № 11. Защита от вибрации и шума.

Снижения шума и вибрации можно достичь следующими методами: 
– уменьшение шума и вибрации в источнике их образования;

– изоляция источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции, звуко- и вибропоглощения;

– архитектурно-планировочные решения, предусматривающие рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов, акустическая обработка помещений;

– применение средств индивидуальной защиты.

 Наиболее эффективна защита от шума и вибрации в источнике их образования. Поэтому при проектировании и конструировании оборудования и технологических процессов необходимо (где это возможно) заменять ударные взаимодействия деталей безударными, возвратно-поступательное движение – вращательным, подшипники качения – подшипниками скольжения, металлические детали – деталями из пластмасс или других материалов, шумные технологические процессы – бесшумными или малошумными и т.д. При изготовлении оборудования необходимо соблюдать минимальные допуски в сочленениях и тщательную балансировку движущихся деталей, демпфировать (поглощать) вибрации соударяющихся деталей путем покрытия их материалами, имеющими большое внутреннее трение (резиной), а также применением прокладок из пробки, битумного картона, войлока, асбеста и т.п. Защита от аэродинамического шума, возникающего при работе вентиляционных установок, кондиционеров, компрессоров, при обдувке деталей сжатым воздухом для их очистки, сушки и при других технологических операциях требует больших усилий и часто является недостаточной. Основное снижение шума достигается в основном звукоизоляцией источника или применением глушителей, которые устанавливают на воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и перепуска воздуха. Звукоизоляция – это специальные устройства – преграды (в виде стен, перегородок, кожухов, экранов и т.д.), препятствующие распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении. Физическая сущность звукоизоляции состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от ограждающих конструкций. 
Звукоизолирующая способность преград возрастает с увеличением их массы и частоты звука. В ряде случаев многослойные конструкции, состоящие из разных материалов, обладают более высокой звукоизоляцией, чем однослойные конструкции такой же массы. Воздушная прослойка между слоями увеличивает звукоизолирующую способность преграды. В производственных условиях часто вместе со звукоизоляцией применяют звукопоглощение. Наиболее эффективно поглощают звук пористые материалы. Это объясняется переходом энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту, образующуюся в результате их трения в порах материала. В качестве звукопоглощающего материала применяют капроновое волокно, поролон, минеральную вату, стекловолокно, пористый поливинилхлорид, асбест, пористую штукатурку, вату и др. Очень часто для защиты от шума используют специальные кожухи, устанавливаемые на агрегатах. Их обычно изготавливают из тонких алюминиевых, стальных или пластмассовых листов. Внутренняя поверхность кожуха обязательно облицовывается звукопоглощающим материалом. При установке кожуха на пол должны использоваться резиновые прокладки. Кожух может обеспечить снижение шума на 15-20 дБ. 
Для защиты работающих от непосредственного (прямого) воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочим местом. Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Экраны облицовывают звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50-60 мм. Снижение шума в местах, защищенных экранами, составляет 5-8 дБ. В шумных цехах ряд рабочих мест, например операторов пультов управления, размещают в звукоизолированных кабинах, внутренние поверхности которых облицовывают звукопоглощающими материалами. 
В больших производственных помещениях хороший эффект в снижении шума дают объемные звукопоглотители в виде перфорированных кубов, шаров или конусов. Их подвешивают над шумными агрегатами или размещают в определенном порядке вдоль ограждающих конструкций. Большое значение для снижения шума и вибрации имеет правильная планировка территории и производственных помещений, а также использование естественных и искусственных преград, препятствующих распространению шума. Для защиты от вибрации широко используют также вибропоглощающие и виброизолирующие материалы и конструкции. 
Виброизоляция – это снижение уровня вибрации защищаемого объекта, достигаемое уменьшением передачи колебаний от их источника. Виброизоляция представляет собой упругие элементы, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием. Амортизаторы вибраций изготавливают из стальных пружин или резиновых прокладок. Фундаменты под тяжелое оборудование, вызывающее значительные вибрации, делают заглубленными и изолируют со всех сторон пробкой, войлоком, шлаком, асбестом и другими демпфирующими вибрации материалами. 
Для уменьшения вибрации кожухов, ограждений и других деталей, выполненных из стальных листов, на них наносят слой резин, пластиков, битума, вибропоглощающих мастик, которые рассеивают энергию колебаний. 
В тех случаях, когда техническими и другими мерами не удается снизить уровень шума и вибрации до допустимых пределов, применяют индивидуальные средства защиты. В качестве индивидуальных средств защиты от шума используют мягкие противошумные вкладыши, вставляемые в уши, тампоны из ультратонкого волокна или жесткие из эбонита или резины, эффективные при L = 5-20 дБ. При звуковом давлении L>120 дБ рекомендуются наушники типа ВЦНИИОТ, предназначенные для защиты от высокочастотного шума; шлемы, каски и специальные противошумные костюмы. Для защиты рук от воздействия локальной вибрации, применяют рукавицы или перчатки следующих видов: со специальными виброзащитными упруго-демпфирующими вкладышами, полностью изготовленные из виброзащитного материала (литьем, формованием и т.п.), а также виброзащитные прокладки или пластины, которые снабжены креплениями к руке. Для защиты от вибрации, передаваемой человеку через ноги, рекомендуется носить обувь на войлочной или толстой резиновой подошве. Для исключения контакта с источником ультразвука необходимо применять дистанционное управление оборудованием; автоблокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т.д.); приспособления для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали. В качестве СИЗ работающих от вредного воздействия ультразвука, распространяющегося в воздушной среде, следует применять противошумы. Для защиты рук от воздействия контактного ультразвука необходимо применять две пары перчаток – резиновые (наружные) и хлопчатобумажные (внутренние) или только хлопчатобумажные. К работе с ультразвуковым оборудованием не допускаются лица моложе 18 лет. Лица, обслуживающие ультразвуковое оборудование, должны проходить предварительный и периодический медосмотры.

 

 

Рис.1  Схемы жесткого и виброизолированного крепления машины к фундаменту

а – машина жестко прикреплена  к фундаменту; б – машина установлена  на виброизоляторах; в — двухзвенная схема с применением виброизоляторов; г – машина установлена на плите массой m на виброизоляторах; д – то же, что и г, дополнительно установлены эластичные прокладки; е – машина жестко прикреплена к плавающему полу на упругом основании; ж – машина установлена на виброизоляторах и полу на упругом основании; з – то же, что и ж, дополнительно установлена плита т;

• 1 - машина;
• 2 - фундамент;
• 3, 4 - виброизоляторы;
• 5 - фундаментная плита;
• 6 - промежуточный блок;
• 7 - эластичные прокладки;
• 8 - плавающий пол на упругом основании;
• 9 - слой упругого материала.

Рис. 2.  Принципиальная схема  устройства звукоизоляционного плавающего пола

1 – стена здания;  
2 – невысыхающий герметик;  
3 – звукопоглощающие плиты «AcousticWool Floor»  
толщиной 20 мм;  
4 – гидроизолирующий слой полиэтилена;  
5 – бетонная стяжка толщиной 80 мм, армированная металлическими конструкциями;  
6 – плита перекрытия;  
7 – технологический деформационный шов  
(выполняется в случае необходимости).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОПРОС № 28. Выравнивание потенциалов.

Выравнивание потенциалов-снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Система уравнивания потенциалов  бывает 2 видов:

• основная система уравнивания потенциалов (ОСУП)
• дополнительная система уравнивания потенциалов (ДСУП)

Система уравнивания потенциалов  предназначена для выравнивания потенциала всех проводящих частей здания:

• элементы здания
• конструкции здания
• инженерные сети и коммуникации
• системы молниезащиты

Соединение выполняется защитными  проводниками PE, которые прокладываются отдельно, либо могут входить в  состав линий электроснабжения. Эти проводники образуют так называемую «сетку» в здании и должны соединять все его вышеперечисленные части с заземляющим устройством и заземлителями.

В случае повреждения в электроустановке и попадания на проводящие части здания потенциала (напряжения), возникает ток короткого замыкания, либо большие токи утечки, которые приводят к отключению поврежденного участка цепи от источника питания, путем срабатывания автоматических выключателей или УЗО.

Основная система уравнивания  потенциалов (ОСУП) состоит из:

• контура заземления (заземляющее устройство)
• главной заземляющей шины (ГЗШ)
• «сетки» защитных проводников PE
• проводников уравнивания потенциалов

Главная заземляющая шина (ГЗШ), она  же шина РЕ, устанавливается в вводном распределительном устройстве (ВРУ) здания. Более подробно о ней Вы можете прочитать в статье главная заземляющая шина (ГЗШ).

К главной заземляющей шине (ГЗШ) подключается стальная полоса, идущая от контура заземления (заземляющее  устройство). Выглядит это примерно следующим образом:

 

 

 

ВОПРОС № 36. Вентиляция: естественная и механическая, схемы вентиляции. Расчет воздухообмена.

Вентиляция обеспечивает удаление из воздуха производственных помещений  избыточного тепла, влаги, вредных  газов, паров и пыли. С помощью  вентиляции загрязненный или перегретый воздух отводят из помещения и  взамен его подают чистый или прохладный воздух.

В зависимости от способа перемещения  воздуха в помещении промышленную вентиляцию делят на естественную и механическую.

При естественной вентиляции воздухообмен в помещении происходит за счет разности температур и удельной массы внутреннего  и наружного воздуха, а также  воздействия ветра. Такой вид  вентиляции называют аэрацией. Аэрация  помещений представляет собой рассчитываемую и управляемую естественную вентиляцию.

При аэрации воздухообмен в здании происходит вследствие того, что теплый воздух внутри помещения, содержащий производственные вредности, под напором более  холодного наружного воздуха  выходит по встроенным шахтам через  дефлекторы, установленные над шахтами  на самой высокой части крыши.

Промышленность выпускает несколько  типов дефлекторов. Наибольшее применение нашел дефлектор ЦАГИ (рис.1)

Рис.1 Круглый дефлектор ЦАГИ: 1 - патрубок; 2 - раструб; 3 - корпус; 4 - зонт; 5 - лапка для крепления зонта

Он состоит из диффузора, верхнюю  часть которого охватывает цилиндрическая обечайка. Зонт закрывает шахту от атмосферных осадков. На уровне низа обечайки к диффузору прикреплен конус, который предотвращает проникновение  ветра внутрь дефлектора. Ветер, обтекая  обечайку дефлектора создает пониженное по сравнению с атмосферным давление, в результате чего по шахте вверх движется воздух, который затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайками и краями конуса.

Преимущества естественной вентиляции: простота, невысокая стоимость устройства и эксплуатации, высокая эффективность  очистки воздуха. К недостаткам  относятся: невозможность подогрева, увлажнения или подсушивания поступающего воздуха; трудности равномерной  подачи свежего воздуха по всем рабочим  зонам и удаления загрязненного  воздуха непосредственно от мест образования производственных вредностей.

Для обеспечения нормальных метеорологических  условий в производственных помещениях при проектировании промышленных предприятий  наряду с естественной предусматривают механическую вентиляцию.

При механической вентиляции воздухообмен достигается с помощью вентилятора. Поэтому этот вид вентиляции позволяет  изменять параметры поступающего в  помещение воздуха - нагревать, охлаждать, подсушивать и увлажнять, а также  очищать выбрасываемый в атмосферу  загрязненный воздух.

Выбор схемы вентиляции для создания в помещениях воздушной среды, удовлетворяющей  установленным гигиеническим нормам и технологическим требованиям, зависит от назначения здания, его этажности, характера помещений и наличия производственных вредностей.

По месту действия механическую вентиляцию подразделяют на общеобменную и местную.

Общеобменная вентиляция предназначена для снижения концентрации вредных примесей в объеме всего помещения до нормируемой величины. Она может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

Наиболее эффективной является приточно-вытяжная вентиляция (рис.2), состоящая из двух отдельных систем — приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный.

Рис.2 Схема приточно-вытяжной вентиляции с рециркуляцией воздуха: а - приточная система; б - вытяжная система; 1 - воздухозаборное устройство; 2 - очиститель воздуха; 3 - центробежный вентилятор; 4 - калорифер; 5 - увлажнитель-охладитель; 6 - распределительный трубопровод; 7- приточные насадки; 8 - местные отсосы; 9- пылеуловитель; 10- выбросное устройство; 11 - воздуховод; 12- клапаны; 13 - производственное помещение; 14 - вентилятор

Приточные и вытяжные системы в  помещении должны быть размещены  так, чтобы свежий воздух поступал в  те части помещения, в которых  количество вредных выделений минимально или они совсем отсутствуют, а  вытяжную систему устраивают там, где  выделения максимальны.

Объем притока воздуха в помещение  должен соответствовать объему вытяжного, разница между этими объемами не должна превышать 10 ... 15%. Это условие  необходимо соблюдать во избежание  образования вакуума в помещении, особенно в зимнее и холодное переходное время года. Применение рециркуляции недопустимо для помещений, в  которых имеются неприятные запахи, а также когда в воздух выделяются вредные вещества, по степени воздействия на организм относящиеся к первым трем классам опасности.

Для помещений, в которых возможно внезапное выделение больших  количеств вредных или взрывоопасных веществ, предусматривают аварийную вытяжную вентиляцию. При выделении паров и газов тяжелее воздуха приемные отверстия систем вентиляции размещают на высоте 0,3 ... 1,0 м от уровня пола, при выделении паров и газов легче воздуха - в верхней зоне помещения. Если перемещение взрывоопасных паров и газов из-за их свойств вентиляторами недопустимо, предусматривают системы аварийной вентиляции с эжекторами (рис.3).

Рис.3 Эжектор: 1 - всасывающая труба; 2 - вентилятор; 3 - труба, по которой нагнетается рабочий воздух; 4 - сопло; 5 - диффузор; 6 - труба для отсоса загрязненного воздуха; 7 - выбросная труба

Принцип действия эжектора заключается  в том, что воздух, нагнетаемый  расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубке к соплу и, выходя из него с большой  скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере, куда подсасывается воздух из помещения. Диффузор служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.

Основными элементами местной вытяжной вентиляции являются местные отсосы, вентилятор, сеть воздуховодов и устройства для очистки воздуха. Местные  отсосы делят на три группы: закрытые, полуоткрытые и открытые.

Устройство для удаления газов, выделяемых из десульфитатора, показано на рис.4

Рис.4 Устройство для местного удаления газов из десульфитатора: 1 - десульфитатор; 2 - щель (Н = 60 мм); 3 - открывающаяся половина крышки; 4-вытяжная шахта сечением 250x250 мм, выведенная выше крыши на 3 м; 5 - неподвижная половина крышки

Наиболее эффективным средством  нормализации воздушной среды производственных помещений является кондиционирование  воздуха.