Применение шумопоглощающего материала из полимерных отходов производства для снижения уровня шума производственных помещений
ART 86826
Авторы:
К.
Е. Пушин, О.
П. Дружакина
К.
Е. Пушин, О.
П. Дружакина Библиографическое описание статьи для цитирования:
Пушин
К.
Е.,
Дружакина
О.
П. Применение шумопоглощающего материала из полимерных отходов производства для снижения уровня шума производственных помещений // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
3936–3940. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86826.htm.
Аннотация. В статье рассматриваются проблемы организации мероприятий по снижению уровня шума в производственных помещениях на примере участка экструзии производства вспененного полиэтилена марки «Изолон» ОАО «Ижевский завод пластмасс» г. Ижевска. Предлагается в качестве шумопоглощающих материалов использовать отходы собственного производства, которые в настоящее время утилизируются на полигоне твердых бытовых отходов.
Ключевые слова:
шумозащита, производственные помещения, шумопоглощающие материалы, отходы производства пенополиэтилена
Текст статьи
Дружакина Ольга Павловна,Кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды ФГБОУ ВПО Удмуртский государственный университет, г. Ижевскdruzhakina@mail.ru
Пушин Константин Евгеньевич,Магистрант, ФГБОУ ВПО Удмуртский государственный университет, г. Ижевскpushinke@udm.ru
Применение шумопоглощающего материала из полимерных отходов производства для снижения уровня шума производственных помещений
Аннотация.В статье рассматриваются проблемы организации мероприятий по снижению уровня шума в производственных помещениях на примере участка экструзии производства вспененного полиэтилена марки «Изолон» ОАО «Ижевский завод пластмасс» г.Ижевск. Предлагается в качестве шумопоглощающих материалов использовать отходы собственного производства, которые в настоящее время утилизируются на полигоне твердых бытовых отходов.Ключевые слова: шумозащита, производственные помещения, шумопоглощающие материалы, отходы производства пенополиэтилена.
Проблема снижения шума в производственных помещениях имеет высокую социальную значимость и является актуальной задачей научных и прикладных исследований.Под шумом понимают «беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временных и спектральных характеристик». Это один из факторов физического загрязнения окружающей среды. В зависимости от источника шум подразделяют на механический, аэродинамический, гидромеханический и электромагнитный [1]. Шум является неотъемлемой частью производства в связи с тем, что используются машины и механизмы, трансформирующие вещество и энергию. Эти процессы находятся под контролем и управлением обслуживающего персонала, который оказывается в условиях непосредственного влияния производственного шума, получая при этом дополнительную физическую нагрузку,негативно влияющую на его здоровье. Современные научные исследования, проводимые в области изучения защиты от шума, выполняются по следующим научным направлениям: охрана труда, экология, строительство, машиностроение и др. В центре внимания ученых находятся вопросы снижения уровня шума на селитебных территориях участков автодорог, в жилых и общественных зданиях и на различных производствах в кабинах самолетов и тракторов, в салонах автомобилей, в пультах операторов технологических линий, в шахтах горных выработок и пр.Одним из наиболее важных вопросов теоретических и прикладных исследований являются проблемы разработки и использования новых шумопоглощающих материалов (минеральных, синтетических, полимерных) и переработанных для этих целей отходов производств и предприятий (см. [2]).Отметим, что учёные подходят к изучению обозначенных выше проблем с двух основных позиций –звука и шума. В работах по перечисленным выше научным направлениям используются такие понятия, как шумозащита, шумоизоляция, шумопоглощение, шумоотражение, шумопонижение, а в области акустических исследований, их синонимы с корнем «звук» (звукопоглощение, звукоизоляция, звукоотражение и др.), а также специальные термины. Представляется важным разграничить два этих понятия; мы будем понимать звук как нейтральное явление, на фоне которого шум выделяется по таким негативным параметрам, как повышенная громкость, длительность, давление и неупорядоченность колебаний. Более подробный анализ этого вопроса является предметом отдельного рассмотрения.В исследовании мы используем понятие шума и изучаем вопросы шумозащиты и шумопоглощения.Тем не менее, для более полного понимая изучаемого явления необходимо учитывать также и работы в области архитектурной акустики, т.к. несмотря на то, что эти исследования направлены, прежде всего, на обеспечение хорошей слышимости речи и музыки в помещениях жилого и культурного назначения, их результаты представляют интерес для работ по оптимизации источников шума в производственных помещениях [3].Основы архитектурной акустики были заложены в работах американского физикаакустика Уолласа Сэбина [4]. Они позволили сделать главный вывод: акустические характеристики любых помещений возможно регулировать, изменять, а также прогнозировать использование и применение шумопоглощающих материалов для управления шумом на производственном предприятии. На этой основе возникли и были разработаны различные по своим свойствам материалы, используемые для защиты помещений от шума. И если в начале прошлого века новые материалы создавались путем опытного подбора характеристик эффекта шумопоглощения, –одни имели высокую степень шумопоглощения, другие высокую степень шумоотражения, –то сегодня на смену накопленному опыту пришло проектирование на основе теории. Более того, по утверждению С.Н. Ржевкина, «эмпирическая методика разработки почти не позволяла предвидеть, какие изменения произойдут в частотной характеристике звукопоглощения при том или ином изменении состава массы или конструкции» [5].Использование существующей теоретической и нормативной базы, компьютерного моделирования позволяет разрабатывать новые материалы с заданными свойствами, получая более эффективные и менее затратные решения.Материалы и мероприятия по защите от шума подразделяют на: шумоизолирующие –предназначены для изоляции от воздушных масс и структурного (ударного) шума; шумопоглощающие –предназначены для внутренней облицовки помещений и устройств с целью создания в них требуемого звукопоглощения [6].Поскольку проведение шумоизоляционных мероприятий направлено, в первую очередь, на ограждение источника шума, расположенного, как правило, на открытой территории (улица, автотрасса) и проникновение шума внутрь помещения, то их применение не всегда возможно внутри производственного помещения, в виду сложности как технологического процесса, так и применяемого технологического оборудования.В проводимом нами исследовании мы преследуем цель разработать эффективный шумпоглощающий материал из отходов производства для защиты персонала, работающего на участке экструзии листа полиэтилена технологии производства вспененного полиэтилена марки «Изолон» ОАО «Ижевский завод пластмасс», от шума технологического оборудования.Снижение уровня шума для ОАО «Ижевский завод пластмасс» сегодня остаётся актуальной задачей в связи с использованием технологического процесса, не предусматривающего мероприятия по снижению производственного шума, кроме средств индивидуальной защиты. Проблема заключается в том, что шум стал привычным условием технологии производства, он является лимитирующим фактором производственной среды, оказывая негативное воздействие на персонал предприятия.Анализ шумовой обстановки, проведенный на участке экструзии по производству пенополиэтилена, выявил следующие источники шума: электродвигатель, шнек экструдера, редуктор, каландр, термостаты, привод намотки листа, тельфер, приточновытяжная вентиляция. Основным источником шума производственного участка экструзии, является электрическая машина –электродвигатель, приводящий в движение шнек экструдера. Эквивалентный уровень шума по результатам замеров санитарной лаборатории предприятия для участка экструзии составляет более 80 дБ; по октавной полосе 500 Гц уровень шума составил около 80 дБ. Замеры частоты спектра показывают, что преобладающая частота для данного помещения составляет 500 Гц. Нормирование по санитарной норме СН 2.2.42.1.8.56296 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» требует выполнения по эквивалентному уровню шума 65 дБ, а по октавной полосе 500 Гц –63 дБ (таблица №2 пункт 3, приведенная в указываемом источнике) [7].Измерения производились в соответствии с рекомендациями методических указаний МУК 4.3.219407 «Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях» [8]. Площадь помещения, в котором производились замеры, была условно разбита на 16 равных частей, карта шума была составлена по точкам замеров внутри площади и по ее периметру (вдоль стен и в углах).По результатам анализа шумовой обстановки производственного помещения (участка экструзии пенополиэтилена) мы предлагаем проведение следующего шумозащитного мероприятия [9]: снизить количество отражающих поверхностей, устроить отдельное защищенное от шума помещение для персонала (пультовая для управления), установить шумопоглощающие конструкции, снизить виброакустические колебания экструдера и его соединений за счёт амортизирующей подложки,установить шумоизоляцию воздуховодов, оконных проёмов, стен, пола и потолка, технологических шкафов управления,осуществлять постоянный контроль качества воздуха производственного участка.Снижение производственного шума только за счет размещения шумопоглощающих конструкций вдоль стен, потолка и возле источника шума, уменьшило бы время реверберации в помещении и снизило негативное воздействие на оперативный персонал. Для определения поглощающего эффекта от защитных конструкций вычисляется время реверберации до и после их установки, т.е. после изменения конфигурации и отражающей поверхности производственного помещения. На данном этапе исследования мы провели расчет отражающей способности поверхностей помещения до установки конструкций, применив формулу Сэбина: Т = 0,16 * V / A; T –время реверберации (с); V –объём помещения (м3);А –поглощение помещения (м3);0,16 –константа, полученная эмпирическим путем (с/м) [10].Уравнение было эмпирически сформулировано Сэбином; оно хорошо описывает поведение звука в помещениях, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Чтобы получить А –поглощение помещения нужносложить поглощения всех его поверхностей: стен, потолка, пола и всего оборудования. Объём помещения исследуемого нами производственного участка –2100 м3, минус оборудование внутри помещения. Стены, пол, потолок (бетонные) –коэффициент поглощения 0,015; окна (стекло) –0,027; ворота, шкафы управления (стальной лист) –0,05. Расчёт по формуле Сэбина показал, что время реверберации участка составляет 14 секунд. Поэтому для улучшения акустических свойств помещения можно рекомендовать установку шумопоглощающих конструкций вдоль поверхностей стен, потолка, возле источника шума, что должно снизить отражающую способность поверхностей. Можно рекомендовать использование широко применяемых шумопоглощающих конструкций с наполнителем и перфорацией поверхностных панелей щелями и отверстиями до 3 мм, что увеличит коэффициент поглощения помещением от 0,4 до 1. Для минимизации затрат на проведение шумозащитных мероприятий и улучшения технологического процесса в части защиты от производственного шума персонала предлагается использовать отходы, образующиеся на технологической линии по производству вспененного полиэтилена марки «Изолон». Ежегодно в среднем 70 тонн отходов производства пенополиэтилена вторично не перерабатывается, а вывозится на полигон твердых бытовых отходов (ТБО) за установленную плату, в связи с тем, что отходы утратили свои физикохимические и механические свойства, затвердели после термического воздействия и как сырьё для переработки в другую продукцию не годятся. Отход производства, утилизируемый на полигоне ТБО, состоит из агломератов запуска печей вспенивания, склеек ракордов с металлическими скрепками. Использование отходов сочетает в себе два преимущества: экономия средств предприятия за счет снижения расходов на утилизацию отходов производства и использование внутренних ресурсов для проведения шумозащитных мероприятий, что в конечном итоге позволит не только улучшить технологический процесс на предприятии, но и поможет поддерживать благоприятный экологический имидж предприятия, привлекательность для будущих и существующих поставщиков сырья и потребителей продукции, а также успешно решать кадровую политику предприятия.Пенополиэтилен –это полимерный материал, изготавливаемый путем обработки полиэтилена высокого давления, в который добавляются красители, огнеупорные реагенты и другие углеводородные соединения. Процесс производства пенополиэтилена подразделяется на четыре основные стадии: смешивание, экструзия, сшивание, вспенивание. На последней стадии материал подвергают термической обработке для вспенивания при температуре около 180о, в результате чего получается вспененный полиэтилен с большим количеством замкнутых пор с воздухом внутри. Благодаря этому свойству пенополиэтилен имеет широкое применение в качестве тепло, гидро и звукоизоляционного материала.В виду того, что отходы производства пенополиэтилена сохраняют (в разной степени) исходные физикохимические и механические свойства, то они являются перспективным материалом для включения в состав шумозащитых конструкций различногоназначения как с целью шумоизоляции, так и шумопоглощения. Тем более, что для предприятияпроизводителя этой продукции использование отходов собственного производства представляется экономически выгодным.Таким образом, наше концептуальное предложение заключается в том, чтобы используя остаточные свойства полимерного материала, применить их для снижения распространения звуковой волны за счет трансформации ее энергии в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающем пространстве. Для усиления эффекта шумопоглощения отходы производства необходимо измельчить до состояния крошки; именно полимерная (полиэтиленовая и пенополиэтиленовая) крошка в составе наполнителя шумозащитных конструкций выполняет основную работу по шумопоглощению. Поскольку изза вязкости воздуха, которого в межкрошечных промежутках содержится достаточно много, колебание воздушных частиц во внутреннем объёме поглотителя сопровождается трением; присутствует трение воздуха о поверхность крошки, трение крошек друг о друга, и как следствие, происходит рассеяние энергии и шумопоглощение на средних и высоких частотах[11].Отходы образуются на двух стадиях производства пенополиэтилена –экструзии (жёсткие) и вспенивания (мягкие) –и обладают свойствами как полиэтилена, так и пенополиэтилена, мягкостью и жёсткостью . Комбинирование отходов двух полимерных материалов расширяет частотный спектр шумопоглощения, за счет разности проникновения в объем шумопоглотителя звуковой волны и его затухания при трансформации в тепло. В мягкой части наполнителя, шум поглощается изза большего трения крошки о крошку, в жесткой –изза большего трения воздуха о крошку. Этапы производства шумопоглощающего материала из отходов пенополиэтилена можно представить в следующем виде: 1) сортировка, 2)измельчение, 3) расфасовка, 4) сборка в конструкцию.Рассмотрим подробнее этапы этого производства. На этапе сортировки происходит разделение отходов пенои полтиэтилена на группы по степени сохранения их физикохимических и механических свойств, полезных для последующего применения. Этап измельчения предполагает переработку отходов путем использования промышленных дробильных устройств. Далее, после каждого цикла дробления отходы расфасовываются в мешки и складируются до получения необходимого объёма для наполнения полости шумозащитных конструкций. На следующем этапе в соответствии с условиями использования шумозащитного сооружения моделируется конструкция с определенной конфигурацией. Такая конструкция заполняется полученным шумопоглотителем, облицованным перфорированным листом.На исследуемом нами участке экструзии ОАО «Ижевский завод пластмасс», как уже говорилось выше, для снижения уровня шума от технологического оборудования необходима установка шумозащитных конструкций. Предлагается установить вдоль стен участка на всю высоту, шумопоглощающие конструкции в виде двусторонних перфорированных экранов с наполнителем более 50 мм в толщину, причём необходимо оставить зазор между стеной и конструкцией не менее 50 мм, чтобы создать дополнительный воздушный объём. Прошедшая сквозь шумополгощающий экран звуковая волна отразится от поверхности стены, и вновь пройдя через шумопоглощающий слой, трансформируется. Также необходимо установить шумопоглощающую конструкцию на потолке помещения –над источником шума (электрической машиной –электродвигателем). Размер подвесного шумопоглощающего перфорированного экрана должен обеспечивать примерно трёхкратное перекрытие площади, на которой размещается источник. Это шумозащитное мероприятие позволит изменить общее поглощение помещением за счёт ограждения отражающих поверхностей, что приведёт к снижению уровня шума на 515 дБ, в результате чего, эквивалентный уровень шума должен быть в пределах 6575 дБ.Таким образом, использование отходов производства для организации шумозащиты на предприятии решает санитарногигиенические, экологические и экономические задачи. Снижается уровень шума, что сохраняет здоровье персонала; отходы на полигон ТБО не размещаются, а утилизируется на предприятии, что сохраняет природную среду; плата за вывоз и размещение отходов не производится, что даёт экономию средств, а значит, и дополнительные возможности развития предприятия ОАО «Ижевский завод пластмасс». Работы по указанной теме еще проводятся, тема в разработке и неокончена.
Ссылки на источники1. Шум // Российская энциклопедия по охране труда. –URL: http://labor_protection.academic.ru/1724/%D0%A8%D0%A3%D0%9C (дата обращения: 20.02.2016).2. Макаров В. Ф., Ширинкин В. В., Мешкас А. Е. Проблемы механической лезвийной обработки звукопоглощающих конструкций из полимерных композиционных материалов и динамика развития технологических решений // МНИЖ. –2015. –№31 (34). –URL: http://cyberleninka.ru/article/n/problemymehanicheskoylezviynoyobrabotkizvukopogloschayuschihkonstruktsiyizpolimernyhkompozitsionnyhmaterialovidinamika (дата обращения: 20.02.2016).3. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом. Учебник. –М.: Университетскаякнига, Логос, 2008. –424 с.4. W. Sabine. Collected Papers on Acoustics. –Harvard Univ. Press, Cambridge USA, 1927.5. Ржевкин С.Н. Обзор работ по резонансным звукопоглотителям // Успехи физических наук. – Т. XXX, вып. 12. –М.: 1946. –С. 4041.6. ГОСТ Р 2349979 Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. –М., (утв. постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29 декабря 1978 г. № 273). –URL: http://www.normload.ru/SNiP/Data1/3/3653/index.htm (дата обращения: 20.02.2016).7. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.56296 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. N 36). –URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_103805/ (дата обращения: 20.02.2016).8. МУК 4.3.219407. Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 05 апреля 2007 г.).–URL: http://www.infosait.ru/norma_doc/52/52040/index.htm (дата обращения: 20.02.2016).9. Звукоизоляция и звукопоглощение. Учебное пособие / Под ред. Г.Л. Осипова, В. Н. Бобылева. М.: ООО «Издательство АСТ», ООО «Издательство Астрель», 2004. –450 с.10. Храмов Ю. А. Сэбин Уоллес Клемент // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. –Изд. 2е, испр. и дополн. –М.: Наука, 1983. –
С. 257. –400 с.11. Степкин А. Звукопоглощение: коэффициенты звукопоглощения. –URL:http://fb.ru/article/188521/zvukopogloscheniekoeffitsientyizvukopogloscheniyazvukopogloscheniematerialovtablitsa (дата обращения: 20.02.2016).
Пушин Константин Евгеньевич,Магистрант, ФГБОУ ВПО Удмуртский государственный университет, г. Ижевскpushinke@udm.ru
Применение шумопоглощающего материала из полимерных отходов производства для снижения уровня шума производственных помещений
Аннотация.В статье рассматриваются проблемы организации мероприятий по снижению уровня шума в производственных помещениях на примере участка экструзии производства вспененного полиэтилена марки «Изолон» ОАО «Ижевский завод пластмасс» г.Ижевск. Предлагается в качестве шумопоглощающих материалов использовать отходы собственного производства, которые в настоящее время утилизируются на полигоне твердых бытовых отходов.Ключевые слова: шумозащита, производственные помещения, шумопоглощающие материалы, отходы производства пенополиэтилена.
Проблема снижения шума в производственных помещениях имеет высокую социальную значимость и является актуальной задачей научных и прикладных исследований.Под шумом понимают «беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временных и спектральных характеристик». Это один из факторов физического загрязнения окружающей среды. В зависимости от источника шум подразделяют на механический, аэродинамический, гидромеханический и электромагнитный [1]. Шум является неотъемлемой частью производства в связи с тем, что используются машины и механизмы, трансформирующие вещество и энергию. Эти процессы находятся под контролем и управлением обслуживающего персонала, который оказывается в условиях непосредственного влияния производственного шума, получая при этом дополнительную физическую нагрузку,негативно влияющую на его здоровье. Современные научные исследования, проводимые в области изучения защиты от шума, выполняются по следующим научным направлениям: охрана труда, экология, строительство, машиностроение и др. В центре внимания ученых находятся вопросы снижения уровня шума на селитебных территориях участков автодорог, в жилых и общественных зданиях и на различных производствах в кабинах самолетов и тракторов, в салонах автомобилей, в пультах операторов технологических линий, в шахтах горных выработок и пр.Одним из наиболее важных вопросов теоретических и прикладных исследований являются проблемы разработки и использования новых шумопоглощающих материалов (минеральных, синтетических, полимерных) и переработанных для этих целей отходов производств и предприятий (см. [2]).Отметим, что учёные подходят к изучению обозначенных выше проблем с двух основных позиций –звука и шума. В работах по перечисленным выше научным направлениям используются такие понятия, как шумозащита, шумоизоляция, шумопоглощение, шумоотражение, шумопонижение, а в области акустических исследований, их синонимы с корнем «звук» (звукопоглощение, звукоизоляция, звукоотражение и др.), а также специальные термины. Представляется важным разграничить два этих понятия; мы будем понимать звук как нейтральное явление, на фоне которого шум выделяется по таким негативным параметрам, как повышенная громкость, длительность, давление и неупорядоченность колебаний. Более подробный анализ этого вопроса является предметом отдельного рассмотрения.В исследовании мы используем понятие шума и изучаем вопросы шумозащиты и шумопоглощения.Тем не менее, для более полного понимая изучаемого явления необходимо учитывать также и работы в области архитектурной акустики, т.к. несмотря на то, что эти исследования направлены, прежде всего, на обеспечение хорошей слышимости речи и музыки в помещениях жилого и культурного назначения, их результаты представляют интерес для работ по оптимизации источников шума в производственных помещениях [3].Основы архитектурной акустики были заложены в работах американского физикаакустика Уолласа Сэбина [4]. Они позволили сделать главный вывод: акустические характеристики любых помещений возможно регулировать, изменять, а также прогнозировать использование и применение шумопоглощающих материалов для управления шумом на производственном предприятии. На этой основе возникли и были разработаны различные по своим свойствам материалы, используемые для защиты помещений от шума. И если в начале прошлого века новые материалы создавались путем опытного подбора характеристик эффекта шумопоглощения, –одни имели высокую степень шумопоглощения, другие высокую степень шумоотражения, –то сегодня на смену накопленному опыту пришло проектирование на основе теории. Более того, по утверждению С.Н. Ржевкина, «эмпирическая методика разработки почти не позволяла предвидеть, какие изменения произойдут в частотной характеристике звукопоглощения при том или ином изменении состава массы или конструкции» [5].Использование существующей теоретической и нормативной базы, компьютерного моделирования позволяет разрабатывать новые материалы с заданными свойствами, получая более эффективные и менее затратные решения.Материалы и мероприятия по защите от шума подразделяют на: шумоизолирующие –предназначены для изоляции от воздушных масс и структурного (ударного) шума; шумопоглощающие –предназначены для внутренней облицовки помещений и устройств с целью создания в них требуемого звукопоглощения [6].Поскольку проведение шумоизоляционных мероприятий направлено, в первую очередь, на ограждение источника шума, расположенного, как правило, на открытой территории (улица, автотрасса) и проникновение шума внутрь помещения, то их применение не всегда возможно внутри производственного помещения, в виду сложности как технологического процесса, так и применяемого технологического оборудования.В проводимом нами исследовании мы преследуем цель разработать эффективный шумпоглощающий материал из отходов производства для защиты персонала, работающего на участке экструзии листа полиэтилена технологии производства вспененного полиэтилена марки «Изолон» ОАО «Ижевский завод пластмасс», от шума технологического оборудования.Снижение уровня шума для ОАО «Ижевский завод пластмасс» сегодня остаётся актуальной задачей в связи с использованием технологического процесса, не предусматривающего мероприятия по снижению производственного шума, кроме средств индивидуальной защиты. Проблема заключается в том, что шум стал привычным условием технологии производства, он является лимитирующим фактором производственной среды, оказывая негативное воздействие на персонал предприятия.Анализ шумовой обстановки, проведенный на участке экструзии по производству пенополиэтилена, выявил следующие источники шума: электродвигатель, шнек экструдера, редуктор, каландр, термостаты, привод намотки листа, тельфер, приточновытяжная вентиляция. Основным источником шума производственного участка экструзии, является электрическая машина –электродвигатель, приводящий в движение шнек экструдера. Эквивалентный уровень шума по результатам замеров санитарной лаборатории предприятия для участка экструзии составляет более 80 дБ; по октавной полосе 500 Гц уровень шума составил около 80 дБ. Замеры частоты спектра показывают, что преобладающая частота для данного помещения составляет 500 Гц. Нормирование по санитарной норме СН 2.2.42.1.8.56296 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» требует выполнения по эквивалентному уровню шума 65 дБ, а по октавной полосе 500 Гц –63 дБ (таблица №2 пункт 3, приведенная в указываемом источнике) [7].Измерения производились в соответствии с рекомендациями методических указаний МУК 4.3.219407 «Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях» [8]. Площадь помещения, в котором производились замеры, была условно разбита на 16 равных частей, карта шума была составлена по точкам замеров внутри площади и по ее периметру (вдоль стен и в углах).По результатам анализа шумовой обстановки производственного помещения (участка экструзии пенополиэтилена) мы предлагаем проведение следующего шумозащитного мероприятия [9]: снизить количество отражающих поверхностей, устроить отдельное защищенное от шума помещение для персонала (пультовая для управления), установить шумопоглощающие конструкции, снизить виброакустические колебания экструдера и его соединений за счёт амортизирующей подложки,установить шумоизоляцию воздуховодов, оконных проёмов, стен, пола и потолка, технологических шкафов управления,осуществлять постоянный контроль качества воздуха производственного участка.Снижение производственного шума только за счет размещения шумопоглощающих конструкций вдоль стен, потолка и возле источника шума, уменьшило бы время реверберации в помещении и снизило негативное воздействие на оперативный персонал. Для определения поглощающего эффекта от защитных конструкций вычисляется время реверберации до и после их установки, т.е. после изменения конфигурации и отражающей поверхности производственного помещения. На данном этапе исследования мы провели расчет отражающей способности поверхностей помещения до установки конструкций, применив формулу Сэбина: Т = 0,16 * V / A; T –время реверберации (с); V –объём помещения (м3);А –поглощение помещения (м3);0,16 –константа, полученная эмпирическим путем (с/м) [10].Уравнение было эмпирически сформулировано Сэбином; оно хорошо описывает поведение звука в помещениях, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Чтобы получить А –поглощение помещения нужносложить поглощения всех его поверхностей: стен, потолка, пола и всего оборудования. Объём помещения исследуемого нами производственного участка –2100 м3, минус оборудование внутри помещения. Стены, пол, потолок (бетонные) –коэффициент поглощения 0,015; окна (стекло) –0,027; ворота, шкафы управления (стальной лист) –0,05. Расчёт по формуле Сэбина показал, что время реверберации участка составляет 14 секунд. Поэтому для улучшения акустических свойств помещения можно рекомендовать установку шумопоглощающих конструкций вдоль поверхностей стен, потолка, возле источника шума, что должно снизить отражающую способность поверхностей. Можно рекомендовать использование широко применяемых шумопоглощающих конструкций с наполнителем и перфорацией поверхностных панелей щелями и отверстиями до 3 мм, что увеличит коэффициент поглощения помещением от 0,4 до 1. Для минимизации затрат на проведение шумозащитных мероприятий и улучшения технологического процесса в части защиты от производственного шума персонала предлагается использовать отходы, образующиеся на технологической линии по производству вспененного полиэтилена марки «Изолон». Ежегодно в среднем 70 тонн отходов производства пенополиэтилена вторично не перерабатывается, а вывозится на полигон твердых бытовых отходов (ТБО) за установленную плату, в связи с тем, что отходы утратили свои физикохимические и механические свойства, затвердели после термического воздействия и как сырьё для переработки в другую продукцию не годятся. Отход производства, утилизируемый на полигоне ТБО, состоит из агломератов запуска печей вспенивания, склеек ракордов с металлическими скрепками. Использование отходов сочетает в себе два преимущества: экономия средств предприятия за счет снижения расходов на утилизацию отходов производства и использование внутренних ресурсов для проведения шумозащитных мероприятий, что в конечном итоге позволит не только улучшить технологический процесс на предприятии, но и поможет поддерживать благоприятный экологический имидж предприятия, привлекательность для будущих и существующих поставщиков сырья и потребителей продукции, а также успешно решать кадровую политику предприятия.Пенополиэтилен –это полимерный материал, изготавливаемый путем обработки полиэтилена высокого давления, в который добавляются красители, огнеупорные реагенты и другие углеводородные соединения. Процесс производства пенополиэтилена подразделяется на четыре основные стадии: смешивание, экструзия, сшивание, вспенивание. На последней стадии материал подвергают термической обработке для вспенивания при температуре около 180о, в результате чего получается вспененный полиэтилен с большим количеством замкнутых пор с воздухом внутри. Благодаря этому свойству пенополиэтилен имеет широкое применение в качестве тепло, гидро и звукоизоляционного материала.В виду того, что отходы производства пенополиэтилена сохраняют (в разной степени) исходные физикохимические и механические свойства, то они являются перспективным материалом для включения в состав шумозащитых конструкций различногоназначения как с целью шумоизоляции, так и шумопоглощения. Тем более, что для предприятияпроизводителя этой продукции использование отходов собственного производства представляется экономически выгодным.Таким образом, наше концептуальное предложение заключается в том, чтобы используя остаточные свойства полимерного материала, применить их для снижения распространения звуковой волны за счет трансформации ее энергии в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающем пространстве. Для усиления эффекта шумопоглощения отходы производства необходимо измельчить до состояния крошки; именно полимерная (полиэтиленовая и пенополиэтиленовая) крошка в составе наполнителя шумозащитных конструкций выполняет основную работу по шумопоглощению. Поскольку изза вязкости воздуха, которого в межкрошечных промежутках содержится достаточно много, колебание воздушных частиц во внутреннем объёме поглотителя сопровождается трением; присутствует трение воздуха о поверхность крошки, трение крошек друг о друга, и как следствие, происходит рассеяние энергии и шумопоглощение на средних и высоких частотах[11].Отходы образуются на двух стадиях производства пенополиэтилена –экструзии (жёсткие) и вспенивания (мягкие) –и обладают свойствами как полиэтилена, так и пенополиэтилена, мягкостью и жёсткостью . Комбинирование отходов двух полимерных материалов расширяет частотный спектр шумопоглощения, за счет разности проникновения в объем шумопоглотителя звуковой волны и его затухания при трансформации в тепло. В мягкой части наполнителя, шум поглощается изза большего трения крошки о крошку, в жесткой –изза большего трения воздуха о крошку. Этапы производства шумопоглощающего материала из отходов пенополиэтилена можно представить в следующем виде: 1) сортировка, 2)измельчение, 3) расфасовка, 4) сборка в конструкцию.Рассмотрим подробнее этапы этого производства. На этапе сортировки происходит разделение отходов пенои полтиэтилена на группы по степени сохранения их физикохимических и механических свойств, полезных для последующего применения. Этап измельчения предполагает переработку отходов путем использования промышленных дробильных устройств. Далее, после каждого цикла дробления отходы расфасовываются в мешки и складируются до получения необходимого объёма для наполнения полости шумозащитных конструкций. На следующем этапе в соответствии с условиями использования шумозащитного сооружения моделируется конструкция с определенной конфигурацией. Такая конструкция заполняется полученным шумопоглотителем, облицованным перфорированным листом.На исследуемом нами участке экструзии ОАО «Ижевский завод пластмасс», как уже говорилось выше, для снижения уровня шума от технологического оборудования необходима установка шумозащитных конструкций. Предлагается установить вдоль стен участка на всю высоту, шумопоглощающие конструкции в виде двусторонних перфорированных экранов с наполнителем более 50 мм в толщину, причём необходимо оставить зазор между стеной и конструкцией не менее 50 мм, чтобы создать дополнительный воздушный объём. Прошедшая сквозь шумополгощающий экран звуковая волна отразится от поверхности стены, и вновь пройдя через шумопоглощающий слой, трансформируется. Также необходимо установить шумопоглощающую конструкцию на потолке помещения –над источником шума (электрической машиной –электродвигателем). Размер подвесного шумопоглощающего перфорированного экрана должен обеспечивать примерно трёхкратное перекрытие площади, на которой размещается источник. Это шумозащитное мероприятие позволит изменить общее поглощение помещением за счёт ограждения отражающих поверхностей, что приведёт к снижению уровня шума на 515 дБ, в результате чего, эквивалентный уровень шума должен быть в пределах 6575 дБ.Таким образом, использование отходов производства для организации шумозащиты на предприятии решает санитарногигиенические, экологические и экономические задачи. Снижается уровень шума, что сохраняет здоровье персонала; отходы на полигон ТБО не размещаются, а утилизируется на предприятии, что сохраняет природную среду; плата за вывоз и размещение отходов не производится, что даёт экономию средств, а значит, и дополнительные возможности развития предприятия ОАО «Ижевский завод пластмасс». Работы по указанной теме еще проводятся, тема в разработке и неокончена.
Ссылки на источники1. Шум // Российская энциклопедия по охране труда. –URL: http://labor_protection.academic.ru/1724/%D0%A8%D0%A3%D0%9C (дата обращения: 20.02.2016).2. Макаров В. Ф., Ширинкин В. В., Мешкас А. Е. Проблемы механической лезвийной обработки звукопоглощающих конструкций из полимерных композиционных материалов и динамика развития технологических решений // МНИЖ. –2015. –№31 (34). –URL: http://cyberleninka.ru/article/n/problemymehanicheskoylezviynoyobrabotkizvukopogloschayuschihkonstruktsiyizpolimernyhkompozitsionnyhmaterialovidinamika (дата обращения: 20.02.2016).3. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом. Учебник. –М.: Университетскаякнига, Логос, 2008. –424 с.4. W. Sabine. Collected Papers on Acoustics. –Harvard Univ. Press, Cambridge USA, 1927.5. Ржевкин С.Н. Обзор работ по резонансным звукопоглотителям // Успехи физических наук. – Т. XXX, вып. 12. –М.: 1946. –С. 4041.6. ГОСТ Р 2349979 Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. –М., (утв. постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29 декабря 1978 г. № 273). –URL: http://www.normload.ru/SNiP/Data1/3/3653/index.htm (дата обращения: 20.02.2016).7. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.56296 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. N 36). –URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_103805/ (дата обращения: 20.02.2016).8. МУК 4.3.219407. Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 05 апреля 2007 г.).–URL: http://www.infosait.ru/norma_doc/52/52040/index.htm (дата обращения: 20.02.2016).9. Звукоизоляция и звукопоглощение. Учебное пособие / Под ред. Г.Л. Осипова, В. Н. Бобылева. М.: ООО «Издательство АСТ», ООО «Издательство Астрель», 2004. –450 с.10. Храмов Ю. А. Сэбин Уоллес Клемент // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. –Изд. 2е, испр. и дополн. –М.: Наука, 1983. –
С. 257. –400 с.11. Степкин А. Звукопоглощение: коэффициенты звукопоглощения. –URL:http://fb.ru/article/188521/zvukopogloscheniekoeffitsientyizvukopogloscheniyazvukopogloscheniematerialovtablitsa (дата обращения: 20.02.2016).
