Вибрационное загрязнение окружающей среды

Вибрационные воздействия

Вибрация — механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии.

Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечно-прессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции и т.д. Особенность действия вибраций заключается в том, что эти механические упругие колебания распространяются по грунту и оказывают свое воздействие на фундаменты различных сооружений, вызывая затем звуковые колебания в виде структурного шума.

Вибрации, источником которых являются технологическое оборудование, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибрации определяется величиной их затухания в грунте, которая составляет 1 дБ/м. Чаше всего на расстоянии 50…60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около кузнечно-прессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 150…200 м.

Вибрации делятся на вредные и полезные. Вредные вибрации создают не только шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм, но и представляют определенную опасность для различных инженерных сооружений, вызывая в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используют в ряде технологических процессов (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки и т.д.), но и в этом случае необходимо применять соответствующие меры защиты.

Действие вибрации на организм проявляется по-разному в зависимости оттого, как действует вибрация. Общая вибрация воздействует на весь организм. Этот вид вибрации проявляется на транспорте, в ряде производственных и строительных работ (например, виброуплотнение бетона).

Локальная (местная) вибрация воздействует на отдельные части тела (например, при работе ручным пневмоинструментом, виброуплотнителями и т.д.). В зависимости от продолжительности воздействия вибрации, частоты и силы колебаний возникает ощущение сотрясения (паллестезия), а при длительном воздействии возникают изменения в опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и нервной системах.

Биологическое действие вибраций в диапазоне частот до 15 Гц проявляется в нарушении вестибулярного аппарата, смещении органов. Вибрационные колебания до 25 Гц вызывают костно-суставные изменения.

Вибрации в диапазоне частот от 50 до 250 Гц вредно воздействуют на сердечно-сосудистую и нервную системы, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогах.

Одной из основных причин появления низкочастотных вибраций при работе различных механизмов является дисбаланс вращающихся деталей, возникающий в результате смещения центра масс относительно оси вращения.

Как и при всяком колебательном движении, параметрами вибрации являются частота (Гц); амплитуда смещения (м или см); виброскорость (м/с); виброускорение (м/с2); период колебаний (с).

Воздействие вибрации на человека классифицируется по способу передачи вибрации на человека; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации.

По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрацию. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, локальная — через руки человека. Вибрация, воздействующая на ноги сидящего человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов, может быть отнесена к локальной.

По источнику возникновения различают:

локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей);

общую вибрацию I категории — транспортную вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агро-фонам и дорогам (в том числе при их строительстве);

общую вибрацию II категории — транспортно-технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок;

общую вибрацию III категории — технологическую вибрацию, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

По частотному составу выделяют:

среднечастотные вибрации (8…16 Гц — для общих, 31,5…63 Гц — для локальных вибраций);

высокочастотные вибрации (31,5…63 Гц — для общих, 125… 1000 Гц — для локальных вибраций).

По временным характеристикам различают:

постоянные вибрации, для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения;

колеблющиеся во времени вибрации, для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени;

прерывистые вибрации, когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с;

импульсные вибрации, состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с.

Вибрации данной круговой частоты ω характеризуются тремя основными параметрами: амплитудой смешения ξ, амплитудой скорости ξ и амплитудой ускорения ξ. В случае гармонических колебаний эти величины связаны между собой соотношением

(5.7)

где (ξ0 — амплитуда смещения).

Вибрацию, как и звук, выражают в логарифмических единицах. Уровень колебательной скорости вибрации

(5.8)

условный порог 4 = 5· 10- 8 м/с.

В процессе эволюции и жизнедеятельности человек испытывает влияние естественного электромагнитного фона, характеристики которого используются как источник информации, обеспечивающий непрерывное взаимодействие с изменяющимися условиями внешней среды.

Однако вследствие научно-технического прогресса электромагнитный фон Земли в настоящее время не только увеличился, но и претерпел качественные изменения. Появились электромагнитные излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение в результате техногенной деятельности (например, миллиметровый диапазон длин волн и др.).

Спектральная интенсивность некоторых техногенных источников электромагнитного поля (ЭМП) может существенным образом отличаться от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому привыкли человек и другие живые организмы биосферы.

Источники электромагнитных полей

К основным источникам ЭМП антропогенного происхождения относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное технологическое оборудование, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты, термические цехи, плазменные, лазерные и рентгеновские установки, атомные и ядерные реакторы и т.п. Следует отметить техногенные источники электромагнитных и других физических полей специального назначения, применяемые в радиоэлектронном противодействии и размещаемые на стационарных и передвижных объектах на земле, воде, под водой, в воздухе.

Любое техническое устройство, использующее либо вырабатывающее электрическую энергию, является источником ЭМП, излучаемых во внешнее пространство. Особенностью облучения в городских условиях является воздействие на население как суммарного электромагнитного фона (интегральный параметр), так и сильных ЭМП от отдельных источников (дифференциальный параметр).

Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки в зонах, примыкающих к предприятиям.

Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100…150 м.

При этом внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения.

Спектр электромагнитных излучений техносферы

Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Электромагнитное поле в вакууме характеризуется векторами напряженности электрического поля Е и индукции магнитного поля В, которые определяют силы, действующие на неподвижные и движущиеся заряды.

В системе единиц СИ размерность напряженности электрического поля [Е] = В/м — вольт на метр и размерность индукции магнитного поля [В] = Тл — тесла. Источниками электромагнитных полей являются заряды и токи, т.е. движущиеся заряды. Единица заряда в СИ называется кулон (Кл), а единица тока — ампер (А).

Силы взаимодействия электрического поля с зарядами и токами определяются следующими формулами:

Fэ = qЕ; Fм = [jВ], (5.9)

где Fэ — сила, действующая на заряд со стороны электрического поля, Н; q — величина заряда, Кл; FM — сила, действующая на ток со стороны магнитного поля, Н; j — вектор плотности тока, указывающий направление тока и равный по абсолютной величине А/м2.

Прямые скобки во второй формуле (5.9) обозначают векторное произведение векторов j и В и образуют новый вектор, модуль которого равен произведению модулей векторов j и В, умноженному на синус угла между ними, а направление определяется по правилу правого «буравчика», т.е. при вращении вектора j к вектору В по кратчайшему расстоянию вектор [jВ направлен перпендикулярно плоскости векторов — сомножителей по поступательному движению «буравчика». Напряженность электрического поля определяется законом Кулона, а индукция магнитного поля — законом Био и Савара.

В электрическом и магнитном поле на материальную частицу, обладающую зарядом q, массой m и движущейся со скоростью v, действует сила

F = qЕ + q[vB]. (5.10)

Первое слагаемое соответствует силе со стороны электрического поля напряженностью Е, а второе — магнитной силе в поле с индукцией В.

ЭМП от отдельных источников могут быть классифицированы по нескольким признакам, наиболее общий из которых — частота. Неионизирующие электромагнитные излучения занимают довольно широкий диапазон частот от ультранизкочастотного (УНЧ) интервала в 0…30 Гц до ультрафиолетовой (УФ) области, т.е. до частот 3 · 1015 Гц.

Спектр техногенных электромагнитных излучений простирается от сверхдлинных волн (несколько тысяч метров и более) до коротковолнового γ-излучения (с длиной волны менее 10-12 см).

Известно, что радиоволны, свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские лучи и γ-излучение — все это волны одной электромагнитной природы, отличающиеся длиной волны (табл. 5.4).

Источник: https://studme.org/16980104/ekologiya/vibratsionnye_vozdeystviya

Защита окружающей среды от вибрационного загрязнения, Настройка для устранения режимов резонанса, виброгашения, Виброизоляция, Вибродемпферування — Промышленная экология Библиотека украинской п учебникахів

Для снижения негативного влияния вибраций на окружающую среду необходимо принимать меры по снижению прежде всего в источнике возникновения или, если это невозможно, на путях распространения

Средства и методы виброзащиты по организационному признаку делятся на методы индивидуальной и коллективной защиты

Относительно источника возбуждения вибрации методы коллективной защиты делятся на методы снижения параметров вибрации воздействием на источник возбуждения и на методы снижения параметров вибрации в направлении ее. Распространи. Ренн.

Снижение вибраций в источнике их возникновения проводится как на этапе проектирования, так и при эксплуатации. При создании машин следует отдавать предпочтение кинематическим и технологическим схемам, которые устраняли аб потому максимально снижали динамические процесси.

В местах распространения вибрацию можно снизить, используя дополнительные устройства, которые встраиваются в конструкцию машины (виброизоляторы, виброгасители), применяя демпферные покрытия, вибропрокладкы с пр ружных-вязких материалов, а также анти-фазовую синхронизацию двух или нескольких источников возбуждения.

В отдельных средствах виброзащиты указанные методы можно сочетать. Эффективность виброгасители ограничивается агрегатами с дискретными збурювальнимы воздействиями практически одной частоты. Для снижения вибрации возможно применение виброгасители маятникового, пружинного или плавающего, а также камерного типепів.

Влияние на источник возбуждения сводится к изменению конструктивных элементов источника возбуждения и характера вынужденных сил и моментов, обусловленных рабочим процессом в машине, а также к уравновешивания отдельных элементов машин и применения методов отладки для устранения режимов резонанс.

Особенно эффективными методами снижения вибрации в источнике ее возникновения является балансирование вращающихся элементов оборудования (см. рис 716), устранение резонансных режимов работы изменением жесткости его узлов. Б. Балансировка вращающихся элементов позволяет снизить уровень вибрации 4 5. Д5 дБ.

Настройка для устранения режимов резонанса

Осуществляется рациональным выбором массы и упругости колеблющейся системы или изменением частоты возмущающей силы. Для снижения уровня производственных вибраций важно исключить резонансные режимы работы технологического оборудования.

При проектировании это достигается выбором рабочих режимов с учетом собственных частот машин и механизмов. В процессе эксплуатации можно снизить жесткость агрегатов, а в некоторых случаях и ихн ю массу, что приводит к изменению значения собственных частот. Возможно изменение рабочих режимов оборудования.

Это следует учитывать, если машины и механизмы в процессе эксплуатации становятся источником вибрациирацій.

Если не удается снизить вибрации в источнике возникновения, то применяют методы снижения вибраций на путях их распространения: виброгашения, виброизоляцию или вибродемпфирування [31]. Средства защиты от вибро прав на путях ее распространения (рис 728) можно закладывать в проекты машин и производственных участков, а можно применять на этапе их эксплуатацииції.

виброгашения

Использование этого метода связано с увеличением реактивной части импеданса колеблющейся системы виброгашения реализуется при увеличении эффективной жесткости и массы корпуса машин или станин станок тов при их объединении в единую замкнутую систему с фундаментом с помощью анкерных болтов или цементной основы. С этой же целью малогабаритное инженерное оборудование жилых домов (вентиляторы, насосы) устанавливают на опорные плиты и виброгасни основви.

Виброизоляция

На этапе эксплуатации промышленных комплексов оборудования в основном устанавливают без фундамента на виброизолювальних опорах. Такой метод позволяет обеспечить любую степень виброизоляции оборудования

Установка виброизолювальни опоры технологического и инженерного оборудования удешевляет его монтаж, исключает порчу оборудования и снижает уровень шума, сопровождающего интенсивные вибрации. Такие опоры м могут применяться также при наличии фундаментов: или между источником вибраций (машиной)

Рис 728. Классификация методов и средств защиты от вибрации

и фундаментом (основой, опорной плитой), или между фундаментом и грунтом. На рис 729 приведена схема виброопоры. ОВ-30, основным элементом которой является резиновый упругий элемент

Рис 729. Виброопора. ОВ-30: 1 — нижняя основа, 2 — резиновый упругий элемент 3 — верхняя крышка 4 — кольцевые фрикционные выступления, 5 — регулятор высоты установки оборудования, 6 — станина оборудования

Установка виброизоляторов предусматривается также при прокладке воздуховодов систем вентиляции и различных трубопроводов внутри строительных конструкций. Это исключает передачи вибраций от стенок по овитроводив и трубопроводов элементам конструкции строить.

Расчет виброизоляторов сводится к определению частоты вынужденных и собственных колебаний оборудования, подлежащего виброизоляции, статической усадки и размеров виброизоляторы, эффективности виброизоляции о бладнанн.

Эффективность виброизоляции оборудования определяют по формуле

Где fвuм — частота вынужденных колебаний,. Гц;. Дл — частота собственных колебаний,. Гц

Для ограничения распространения колебаний практикуют разделение инженерных коммуникаций на отдельные участки с помощью специальных гибких вставок

Во всех рассмотренных случаях введение в колеблющуюся систему дополнительного гибкого элемента приводит к ослаблению передачи вибрации от источника колебаний

Вибродемпферування

В основе этого метода лежит увеличение активных потерь в колебательных системах

За основную характеристику вибродемпферування принято коэффициент потерь энергии

где со — угловая частота колебаний; | — коэффициент вязкого трения; с — жесткость системы

Вибродемпферування целесообразным в машинах с интенсивными динамическими нагрузками, где применяют материалы со значительным внутренним трением: чугун с малым содержанием углерода, кремния и сплавы цветных ме нф.

Широкие возможности для защиты от вибраций имеют вибродемпферувальни покрытия их применяют для снижения колебаний, распространяющихся трубопроводами и газопроводами компрессорных станций, воздуховодами с систем вентиляции административных зданий последнее время широко используют новые типы вибродемпферувальних покрытий -. Адем,. НШ-2,. ВМЛ-76 и стекла-225.

Источник: http://uchebnikirus.com/ekologia/promislova_ekologiya_-_apostolyuk_co/zahist_dovkillya_vid_vibratsiynogo_zabrudnennya.htm