中文名 | 振動(dòng)污染控制工程 | 外文名 | vibration pollution control engineering |
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振????源 | 自然振源和人工振源 | 危????害 | 傷害到人的身心健康等 |
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) | 城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)等 | 防????治 | 控制振源、切斷振動(dòng)途徑等 |
振動(dòng)的影響是多方面的,它損害或影響振動(dòng)作業(yè)工人的身心健康和工作效率,干擾居民的正常生活,還影響或損害建筑物、精密儀器和設(shè)備等。評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響比較復(fù)雜,根據(jù)人體對(duì)某種振動(dòng)刺激的主觀感覺(jué)和生理反應(yīng)的各項(xiàng)物理量,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和一些國(guó)家推薦提出了不少標(biāo)準(zhǔn),概括起來(lái)可以分成以下幾類。
振動(dòng)對(duì)人體的影響比較復(fù)雜,人的體位,接受振動(dòng)的器官,振動(dòng)的方向、頻率、振幅和加速度都會(huì)對(duì)其造成影響。人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)是:人體剛感到振動(dòng)是0.03 m/s2,不愉快感是0.49 m/s2,不可容忍感是4.9 m/s2。評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響遠(yuǎn)比評(píng)價(jià)噪聲復(fù)雜。根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人體的影響,大致分為以下四種情況。
(1)振動(dòng)的“感覺(jué)閾”:在此范圍內(nèi)人體剛能感覺(jué)到振動(dòng)的信息,但一般不覺(jué)得不舒適,此時(shí)大多數(shù)人可以容忍,對(duì)人體無(wú)影響。
(2)振動(dòng)的“不舒適閾”:這時(shí)振動(dòng)會(huì)使人感到不舒服,或有厭煩的反應(yīng),這是一種大腦對(duì)振動(dòng)的本能反應(yīng),不會(huì)產(chǎn)生生理的影響。
(3)振動(dòng)的“疲勞閾”:當(dāng)振動(dòng)的強(qiáng)度使人進(jìn)入到“疲勞閾”時(shí),這時(shí)人體不僅對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生心理反應(yīng),而且出現(xiàn)了生理反應(yīng),它會(huì)使人感到疲勞,出現(xiàn)注意力轉(zhuǎn)移,工作效率低下等。但當(dāng)振動(dòng)停止后,這些生理反應(yīng)也隨之消失。實(shí)際生活中以該閾為標(biāo)準(zhǔn),超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)者被認(rèn)為有振動(dòng)污染。
(4)振動(dòng)的“危險(xiǎn)閾”:當(dāng)振動(dòng)的強(qiáng)度不僅對(duì)人體產(chǎn)生心理影響,而且還造成生理性傷害時(shí),這時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度就達(dá)到了“危險(xiǎn)閾”。此時(shí)振動(dòng)會(huì)使人體的感覺(jué)器官和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生永久性的病變,即使振動(dòng)停止也不能復(fù)原。
根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人體的影響,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)局部振動(dòng)和整體振動(dòng)都提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
(1)局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織1981年起草推薦了《局部振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(ISO 5349)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8~1000 Hz不同暴露時(shí)間的振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度的容許值(如圖1),用來(lái)評(píng)價(jià)手傳振動(dòng)對(duì)人體的損傷。從圖1中可以看出,對(duì)于加速度值,8~16Hz曲線平坦,16 Hz以上曲線以每倍頻帶上升6 dB。人對(duì)加速度最敏感的振動(dòng)頻率范圍是8~16 Hz。
(2)整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)
振動(dòng)對(duì)人體的作用取決于4個(gè)參數(shù):振動(dòng)強(qiáng)度、頻率、方向和暴露時(shí)間。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織1978年公布推薦了《整體振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(ISO 2631)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了人體暴露在振動(dòng)作業(yè)環(huán)境中的允許界限,振動(dòng)的頻率范圍為1~80 Hz。這些界限按三種公認(rèn)準(zhǔn)則給出,即舒適性降低界限、疲勞一工效降低界限和暴露極限。這些界限分別按振動(dòng)頻率、加速度值、暴露時(shí)間和對(duì)人體軀干的作用方向來(lái)規(guī)定。如圖2、圖3分別給出了垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)疲勞一工效降低界限曲線,橫坐標(biāo)為1/3倍頻帶的中心頻率,縱坐標(biāo)是加速度的有效值。當(dāng)振動(dòng)暴露超過(guò)這些界限時(shí),常會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞和工作效率的降低。對(duì)于不同性質(zhì)的工作,可以有3~12 dB的修正范圍。超過(guò)圖2、圖3中曲線的2倍(即 6 dB)為暴露極限,即使個(gè)別人能在強(qiáng)的振動(dòng)環(huán)境中無(wú)困難地完成任務(wù),也是不允許的。暴露極限和舒適性降低界限具有相同的曲線,將暴露極限曲線向下移10 dB,即將相應(yīng)值減去10 dB為舒適性降低界限,降低的程度與所做事情的難易程度有關(guān)。
由各種機(jī)械設(shè)備、交通運(yùn)輸工具和施工機(jī)械所產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng),對(duì)人們的正常工作和休息都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。我國(guó)已經(jīng)制定了《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 10070--1988)和《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》(GB 10071--1988)。右表是我國(guó)為控制城市環(huán)境振動(dòng)污染而制定的《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)值及適用區(qū)域。表中的標(biāo)準(zhǔn)值適用于連續(xù)發(fā)生的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)、沖擊振動(dòng)和無(wú)規(guī)則振動(dòng)。對(duì)每天只發(fā)生幾次的沖擊振動(dòng),其最大值晝間不允許超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值10 dB,夜間不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值3 dB。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量點(diǎn)應(yīng)位于建筑物室外0.5m以內(nèi)振動(dòng)敏感處,必要時(shí)測(cè)點(diǎn)置于建筑物室內(nèi)地面中央,標(biāo)準(zhǔn)值均取表中的值。
《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)中適用地帶范圍的劃定為:特殊住宅區(qū)是指特別需要安靜的住宅區(qū);居民、文教區(qū)指純居民和文教、機(jī)關(guān)區(qū);混合區(qū)是指一般商業(yè)與居民混合區(qū),以及工業(yè)、商業(yè)、少量交通與居民混合區(qū);商業(yè)中心區(qū)指商業(yè)集中的繁華地區(qū);工業(yè)集中區(qū)是指在一個(gè)城市或區(qū)域內(nèi)規(guī)劃明確確定的工業(yè)區(qū);交通干線道路兩側(cè)是指車流量每小時(shí)100輛以上的道路兩側(cè);鐵路干線兩側(cè)是指每日車流量不少于20列的鐵道外軌30m外兩側(cè)的住宅區(qū)。
垂直方向振級(jí)的測(cè)量及評(píng)價(jià)量的計(jì)算方法,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)條款的規(guī)定執(zhí)行。
環(huán)境振動(dòng)一般并不構(gòu)成對(duì)人體的直接危害,主要是對(duì)居民生活、睡眠、學(xué)習(xí)、休息產(chǎn)生干擾和影響。
目前世界各國(guó)大多采用速度有效值作為量標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)(振動(dòng)的頻率范圍一般在l0~1000Hz之間),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的《轉(zhuǎn)速為10~200 r/s機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)——規(guī)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)》(ISO 2372:1974)規(guī)定以振動(dòng)烈度作為評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的量標(biāo)。它是在指定的測(cè)點(diǎn)和方向上,測(cè)量機(jī)器振動(dòng)速度的有效值,再通過(guò)各個(gè)方向上速度平均值的矢量和來(lái)表示機(jī)械的振動(dòng)烈度。振動(dòng)等級(jí)的評(píng)定按振動(dòng)烈度的大小來(lái)劃分,設(shè)為以下四個(gè)等級(jí)。
A級(jí):不會(huì)使機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生危險(xiǎn),通常標(biāo)為“良好”。
B級(jí):可驗(yàn)收、允許的振級(jí),通常標(biāo)為“許可”。
C級(jí):振級(jí)是允許的,但有問(wèn)題,不滿意,應(yīng)加以改進(jìn),通常標(biāo)為“可容忍”。
D級(jí):振級(jí)太大,機(jī)械設(shè)備不允許運(yùn)轉(zhuǎn),通常標(biāo)為“不允許”。
對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)評(píng)價(jià)時(shí),可先將機(jī)器按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。
第一類:在其正常工作條件下與整機(jī)連成一個(gè)整體的發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件,如15kw以下的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。
第二類:剛性固定在專用基礎(chǔ)上的300 kW以下發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器和設(shè)有專用基礎(chǔ)的中等尺寸的機(jī)器,如輸出功率為15~75 kW的電動(dòng)機(jī)。
第三類:裝在振動(dòng)方向剛性或重基礎(chǔ)上的具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的大型電動(dòng)機(jī)和機(jī)器。
第四類:裝在振動(dòng)方向相對(duì)較軟基礎(chǔ)上的具有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的大型電動(dòng)機(jī)和機(jī)器。
建筑物的允許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與其上部結(jié)構(gòu)、底基的特性以及建筑物的重要性有關(guān)。德國(guó)1986年頒布的標(biāo)準(zhǔn)DIN 4150中規(guī)定,在短期振動(dòng)作用下,使建筑物開(kāi)始遭損壞,諸如粉刷開(kāi)裂或原有裂縫擴(kuò)大時(shí),作用在建筑物基礎(chǔ)上或樓層平面上的合成振動(dòng)速度限值見(jiàn)下表。