Н.Л. Шевченко
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОБСЛУЖИВАЮЩИЙ ПЕРСОНАЛ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ВОДОПРОВОДОВ И КАНАЛИЗАЦИЙ

Развитие населенных пунктов с хорошо развитым коммунальным хозяйством зачастую сопровождается рекламой объектов, находящихся рядом с объектами коммунального хозяйства, так называемые районы, нуждающиеся в экономическом развитии. Т.о., ранее сооруженные водопроводные сооружения и канализационные системы расположены на территории, близкой к домам. В большинстве приведенных случаев расширение развивающихся районов происходит без оценки состояния оборудования. В частности, дома могут находиться в области влияния вибрации, генерируемой оборудованием водопроводных и канализационных насосных станций, отопительных систем. В результате этого, уровень вибрации на рабочих местах и в жилой зоне часто выше допустимого. Как правило, ситуация ухудшается тем, что влияние вибрации сопровождается также шумом. Чтобы сделать правильное решение о снижении влияния вибрации и шума, в статье приводятся исследования водопроводных и канализационных насосных станций с целью установления источников вибрации, их классификация на основании физики процессов упругих колебаний.

Водопроводные и канализационные насосные станции считаются активными объектами коммунального хозяйства, технологические процессы которых сопровождаются наличием опасных и вредных факторов. Среди этих факторов повышенный уровень вибрации на рабочих местах обслуживающего персонала является одним из самых влияющих на здоровье человека.[1,2]

Т.о., разрешение этой проблемы с целью обеспечения нормальной вибрационной ситуации на рабочих местах является актуальной. Это обуславливается следующими основными причинами.

Во-первых, результаты исследований показывают, что вибрация обладает значительным биологическим воздействием на человеческий организм. Вибрационная болезнь, развивающаяся вследствие влияния повышенного уровня вибрации, занимает второе место среди профессиональных заболеваний после пневмокониоза. [2,3]

Во-вторых, разъяснение этой темы усложняется тем, что, как правило, вибрацию сопровождают звуковые колебания на различных частотных интервалах, что означает усиление шума. [1]

Из-за развития заселений, указанные активные объекты коммунального хозяйства находятся внутри развивающихся районов. Т.о., снижение уровня вибрации позволяет решить комплексную проблему, включающую в себя обеспечение акустического комфорта в жилых районах, близких к активным объектам водопроводных и канализационных насосных станций.

Разработка мер по снижению влияния опасных и вредных факторов должна базироваться на системном анализе, включающего в себя этап определения, анализа источников вибрации и также пути ее преобразования в оборудовании. Производное влияние вибрации - это появление дополнительного источника шума. Оборудование означает не только неудобства для персонала, но также и для жилого района в населенном пункте, находящегося рядом.

Один из вариантов организации таких объектов производства - это расположение оборудования в подземных помещениях (рис. 1).

Рис. 1. Помещение насосной станции водопровода и канализационной системы. 1 - помещение насосной станции; 2 - технологическая жидкость; 3 - трубопроводная система; 4 - насос; 5 - редуктор; 6 - приводной двигатель; 7 - рабочее место.

Приведенный на рисунке 1 тип технологического процесса откачивал воду из артезианских скважин и состоял из многоступенчатой подачи в водных системах, включающих в себя несколько уровней для откачки воды наверх. Этот тип можно использовать для канализационных систем, где используются отсасывающие насосные станции.

В этом варианте, насосная станция, которая откачивала технологическую жидкость (2), расположена в помещении (1) и включает следующее оборудование: насосная установка с трубопроводами и клапанами (3), насос (4), редуктор (5), электродвигатель, служащий приводным двигателем насоса.

Анализ источников воздействия вибрации таких насосных станций способствует классификации вибрации по двум следующим признакам (рис 2):

• воздействия вибрации, генерируемые агрегатами насосной установки;
• воздействия вибрации, появляющиеся в течение технологического процесса.

Рис. 2. Классификация источников производственной вибрации насосной станции водопровода и канализационной системы.

Такая классификация выделяет смешанные воздействия, основанные на физике процесса появления и распространения упругих колебаний в физическом теле. В приведенном случае, физическое тело - это место, где находятся производственное оборудование и рабочие места обслуживающего персонала.

На насосных станциях таких систем появление и распространение вибрации в окружающую среду происходит от трех физических источников насосного оборудования:

• электродвигатель
• редуктор
• насос с арматурой

Воздействие вибрации, генерируемой каждым из источников, обуславливается многочисленными причинами, которые могут быть результатом недостаточного уровня производственной организации, квалификации и производственной дисциплины соответствующих служб и работников предприятия, от экономической ситуации предприятия.

Т.о., такие причины появления вибрации, как дисбаланс ротора электродвигателя, износ его вала, увеличение зазоров в зубчатых передачах редуктора и износ роликовых подшипников могут быть следствием как низкого уровня квалификации и производственной дисциплины обслуживающего персонала и рабочих предприятия, так и экономическим положением предприятия.

Вот почему на этапе постановки вопроса по снижению вибрации важно проанализировать основные причины, указанные выше.

С другой стороны, колебание по каждой из причин различаются по уровню и диапазону. Т.о., анализ и систематизация причин воздействия вибрации усложняется тем, что характеристики каждого источника вибрации влияют друг на друга, так что получается "маскирующий эффект".

Опорой в решении последнего вопроса может быть полное исследование амплитуды - частотные характеристики подчеркнутых элементов оборудования насосной станции с использованием анализатора спектра.

Следующим важным указанием в принятии решения по этому вопросу может служить определение преобладающих путей передачи вибрации от источников упругих колебаний.[1]

Основываясь на приведенной классификации источников производственной вибрации (рис.2) можно сделать вывод, что основные указания о преобладающем распространении вибрации являются базой и основой благоприятных производственных условий, а заодно и гидравлических систем водоснабжения.

Давайте кратко подведем основные моменты по данному вопросу.

1. Bибрация вызывается причинами механического характера и возникает во время работы электродвигателя, редуктора, насосного оборудования. Такая вибрация трансформируется, в основном, на опору и конструкцию здания. Т.о., этот тип вибрации может быть отнесен к конструктивному типу. Такой тип вибрации обычно характеризует появление максимумов уровней вибрации на низких частотах и можно сказать, что она может передаваться на большие расстояния. После этого, в зависимости от конструктивных особенностей пути передачи, вибрация может быть трансформирована в звуковые колебания и передаваться в воздух. Также возможно увеличение общего уровня шума и в производственных конструкциях и в развивающейся зоне.
2. Bибрация гидравлической системы. Этот тип вибрации передается через жидкость и транспортируется через трубопроводы. Это может быть результатом появления воздушных полостей в насосах, на стадии измерения диаметров трубы в результате механических остановок во время работы клапанов насосов. Приведенный тип вибрации влияет главным образом на персонал, обслуживающий насосные станции. Этот тип вибрации, где шум является ее производной, характеризуется более высокими уровням спектральных составляющих в сигнале колебаний на средних и высоких частотах.

Т.о., приведенные объекты - источники вибрации характеризуются значительным списком упругих колебаний, различных по спектральным и акустическим характеристикам, что проявляется как вредный производственный фактор и как негативный фактор, влияющий на развивающийся район.

Приведенные указания о безопасности измерений могут помочь разрешить эту проблему:

• измерения, проводимые для снижения производственного шума на источниках упругих колебаний;
• измерения, которые проводятся для снижения шума по каналам преобразования вибрации в оборудовании;
• измерения, которые основаны на эффекте компенсации генерируемых упругих колебаний.

В зависимости от производственных условий эти измерения могут быть проведены одновременно или раздельно. Для снижения вибрации, передаваемой по насосному оборудованию и система трубопроводов через конструктивные элементы советуется применять анти-вибрационные основания и прокладки на полу в производственных помещениях.

Обычно, возможно использовать упругие изоляторы из любых материалов для насосов средней производительности, расположенных в местах, где производственное оборудование соприкасается с элементами здания.

Для оборудования средней производительности вибрация гидравлической системы насосного оборудования определяется его конструкцией и характеристиками насосной установки. Решение вопроса по снижению данного типа шума затруднено, т.к. генерирование вибрации гидравлическими системами насосных станций усложняется нестационарными процессами.

Известно множество методов, теоретических основ и практически реализованных решений, которые имели положительный результат. Вне этих методов, специальные вибрационные и шумовые изоляторы элементов гидравлической системы используются хуже, также как и эффективные измерения до конца не используемые на практике, основанные на явлении распространения акустических колебаний в воздушной среде.

Предложенный метод по решению комплексной проблемы по снижению производственной вибрации протестирован на насосной станции водопроводной системы в городе Изюм, Харьковской области.Результаты такого внедрения развивающегося проекта дают возможность предложить несколько конкретных организационных и технических решений, которые имеют значительный технический эффект.