کنترل آلودگی صوتی در صنایع مختلف کشور

در این مقاله سعی داریم دیدگاه سیستماتیک کنترل آلودگی صوتی در صنایع مختلف کشور را بررسی کنیم. این مطلب برای کارشناسان HSE بخصوص بهداشت حرفه ای مهم و دانستن آن ضروری می باشد

محمد یزدی، کارشناس بهداشت، ایمنی و محیط زیست

مجید صادق زاده بروجنی، کارشناس ایمنی صنعتی

چکیده:

آلودگی صوتی یکی از اثرات مخرب زیست محیطی هر کارخانه تولید انرژی است که لازم است بدان توجه کافی شود. ساخت روزافزون کارخانه ها و واحدهای انرژی جدید از یک سو، و وضع مقررات و استانداردهای سخت گیرانه زیست محیطی از سویی دیگر سبب شده است تا مدیریت آلودگی صوتی به یکی از عناصر فعال در طراحی و ساخت واحدهای انرژی جدید تبدیل شود. کنترل آلودگی صوتی همانند یک الگوریتم ریاضی، شامل مراحلی است که برای کسب نتیجه دلخواه باید به ترتیب و با دقت لازم انجام شوند.

 این مراحل که در این مقاله به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته اند، به اختصار عبارتند از: مطالعه آلودگی صوتی موجود قبل از ساخت یک واحد جدید، طراحی فنی کارخانه جدید، تعیین مقادیر آلودگی صوتی منتشره از هر وسیله طراحی شده و ایجاد مدل پیش بینی آلودگی صوتی، طراحی جزئی و صدور برگه مشخصات صوتی برای هر وسیله، مزایده برای تعیین سازندگان وسایل و تجهیزات لازم بر طبق برگه های ذکر شده، شروع به ساخت کارخانه، انجام مطالعات صوتی در حین ساخت و اصلاح کاستی های موجود، انجام ممیزی های صوتی پس از پایان ساخت.

 در این میان وظیفه اصلی متوجه کارشناسان HSE می باشد که به عنوان جزئی از تیم نظارتی کارفرما فعالیت می کنند. تجربه، مهارت و دانش کارشناس HSE نظیر آگاهی از تکنیک های مدرن انجام تست های صوتی، آشنایی با عملیات درمانی صوتی مناسب مانند استفاده از سدها و عایق های صوتی، میراکننده ها و...، آشنایی با جنبه های فنی پروژه، و همکاری مستمر با تیم مهندسی می تواند به کاهش مؤثر آلودگی صوتی منتشره از کارخانه و تطابق کامل با استانداردهای موجود کمک شایانی نماید.

مقدمه

با توجه به نیاز در حال رشد کنونی به تأمین انرژی، نیاز به ساختن تأسیسات تولید انرژی که اکثرا در نزدیکی مراکز پرجمعیت نظیر شهرها قرار دارند، شدیدا احساس می شود و این کار توجه روزافزونی را به مبحث آلودگی صوتی مبذول داشته است. بنابراین انتشار آلودگی صوتی و کنترل آن امروزه به عناصر کلیدی تبدیل شده که باید در تمام مراحل انجام پروژه هایی نظیر نیروگاهی و تولید انرژی در طراحی اولیه، بررسی های اقتصادی، ساخت، شروع به کار و عملیات مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله، کوشیده شده است تا یک روش منسجم و همه جانبه در کنترل آلودگی صوتی در یک واحد تولید انرژی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته شود که با به کارگیری اصولی که در این مقاله بدان اشاره می شود، کنترل آلودگی صوتی در پروژه های نفت و گاز کشورمان بیش از پیش مورد دقت قرار گیرد.

آلودگی صوتی و اثرات آن بر محیط زیست

میزان کنترل آلودگی صوتی مورد لزوم در هر پروژه به دو عامل اصلی بستگی دارد: 1- نوع کارخانه (plant) 2- محیطی که کارخانه در آن قرار گرفته است. معمولا اضافه شدن یک واحد انرژی جدید به یک مجموعه موجود، علاوه بر آن که خود تولید آلودگی صوتی می کند، شدت آلودگی صوتی منتشره از واحدهای قبلی را نیز (به دلیل پدیده رزونانس) افزایش می دهد. بنابراین بسته به میزان بحرانی بودن آلودگی صوتی فعلی، قبل از ایجاد یک پروژه جدید، باید میزان آلودگی صوتی موجود تاحدی کاهش یابد که پس از ایجاد واحد جدید، اثرات زیست محیطی جدی به وجود نیاید.

 بنابراین بررسی اثرات زیست محیطی آلودگی صوتی منتشره از واحدهای قبلی، نخستین گام در مدیریت و کنترل آلودگی صوتی در یک پروژه است. نتایج چنین بررسی هایی، طراح سیستم صوتی را با ماکزیمم مقدار صوت قابل انتشار (توسط کارخانه جدید) طبق استانداردهای زیست محیطی آشنا، و وی را در طراحی مناسب سیستم صوتی یاری می کند.

 برای بررسی اثرات زیست محیطی آلودگی صوتی، ابتدا مقادیر آلودگی صوتی فعلی که از واحدهای قبلی منتشر می شوند اندازه گیری و ارزیابی می شوند. سپس نقاطی که امکان تشدید آلودگی صوتی (رزونانس) آن ها در هنگام کار کردن کامل کارخانه جدید وجود دارد، شناسایی می شوند. بنابراین مشاهده می شود که دانش یک کارشناس HSE در استفاده از تکنیک های مدرن اندازه گیری شدت صوت، اهمیتی ویژه دارد.

 همچنین کارشناس HSE باید آگاهی عمیقی از استانداردهای صوتی منطقه ای که قرار است کارخانه در آن ساخته شود، داشته باشد، زیرا در این صورت خواهد توانست توزیع صوت را در نقاط مختلف اندازه گیری و با مقادیر مجاز استاندارها مقایسه کند.

 با نگاهی اجمالی می توان دریافت که استفاده از روش های اندازه گیری دقیق و تست کردن سختگیرانه پیش فرض هایی که انتخاب می شوند، در تعیین میزان مجاز آلودگی صوتی در کارخانه جدید بسیار ضروری است. عدم وجود توزیعی دقیق از مقادیر صوت در کارخانه می تواند منجر به به کارگیری عملیات صوتی اضافی و پرهزینه شود. برعکس، گذشتن از میزان مجاز آلودگی صوتی (طبق استاندارد) نیز می تواند منجر به صرف هزینه های گزاف در آینده برای رسیدن به این مقادیر با استفاده از عملیات صوتی شود.

مقادیر انتشار

پس از آن که میزان صوت انتشار یافته از واحدهای قبلی ارزیابی شد، نوبت به مرحله بعد می رسد. تعیین مقادیر انتشار یک واحد انرژی، گام بعدی در کنترل صوت است. پس از آن که ماکزیمم مقداری که یک واحد جدید انرژی می تواند صوت تولیدکند، مشخص شد، باید مقادیر مربوط به هرکدام از وسایل و تجهیزات موجود در کارخانه تعیین گردد. برای این کار، مدلی با نام «مدل پیشبینی آلودگی صوتی» که قادر به شبیه سازی میزان صوت در قسمت های مختلف کارخانه است، ایجاد می شود. در این مرحله، نه داده های سازنده وسیله در مورد توزیع آلودگی صوتی و نه خود وسیله موجود است؛ بنابراین میزان دقت مدل آلودگی صوتی بستگی زیادی به دانش و مهارت کارشناس HSE و نیز داده های موجود از تجهیزات کارخانه های مشابه دارد.

 از آن جا که این مدل، همگام و به صورت موازی با طراحی اولیه کارخانه ایجاد می شود، بنابراین کارشناس HSE نیاز به آگاهی کامل از کل کارخانه، فرآیندهای آن، قطعات، اسکلت های فلزی، خطوط لوله و دیگر اطلاعات مهندسی پروژه دارد. پس در این مرحله، همکاری مستمر تیم مهندسی با کارشناس HSE بسیار حیاتی می باشد.

 این اطلاعات، کارشناس HSE را در طراحی مدلی که مطابقت کامل با واقعیات کارخانه دارد، یاری می نماید. البته با توجه به غیر دقیق بودن اطلاعات مدل آلودگی صوتی، تکیه کامل بر آن توصیه نشده و کارشناس HSE باید بیشتر بر دانش و تجربه کاری خود تکیه کند؛ زیرا در صورت اعتماد کامل به مدل آلودگی صوتی ممکن است در آینده آلودگی صوتی های پیش بینی نشده پس از کسب اطلاعات تکمیلی از سازندگان به وجود آید.

 در صورت امکان، کارشناس HSE باید در موقعیتی باشد که بتواند در مورد layout کارخانه به منظور کاهش اثرات صوتی نظر دهد. معمولا layout  را می توان طوری تغییر داد که در عین ثابت ماندن توان کاری و هزینه ایجاد کارخانه، اثرات زیست محیطی کاهش قابل توجهی یابد. برای مثال، با افزایش تعداد پره های یک مبدل حرارتی می توان از به کاربردن یک فن حجیم و کم سرعت که آلودگی صوتی زیادی نیز تولید می کند، پرهیز کرد.

 با این مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی (مدل پیش بینی آلودگی صوتی) کارشناس HSE به یک طبقه بندی منسجم در میزان آلودگی صوتی منتشره از وسایل مختلف دست می یابد، که با کمک آن، میزان آلودگی صوتی مجاز هر وسیله را با توجه به خصوصیات آکوستیکی محیط احاطه کننده آن، معین می کند. این مقدار همچنین باید از نظر عملی در صنعت امکان پذیر باشد.

 نظر به این که کل آلودگی صوتی منتشره از یک کارخانه برابر با مجموع آلودگی صوتی تک تک وسایل است، برای تعیین میزان مجاز هر وسیله یا قسمت، باید هزینه عملیات صوتی برای رسیدن به مقدار مجاز را در کنار نتیجه حاصله در نظر گرفت؛ به گونه ای که این نسبت (هزینه به نتیجه) بهینه شود. همچنین باید این عملیات صوتی تغییری در توان کاری کل کارخانه ایجاد نکند.

 همچنین کارشناس HSE باید «آلودگی های صوتی القایی» (مانند آلودگی صوتی آیرودینامیکی القا شده در لوله ها ناشی از وجود شیرهای کنترل) را در نظر داشته باشد. همچنین باید در طراحی مدل آلودگی صوتی یا به صورت کلی در طراحی کارخانه، باید عملیات صوتی‎ای را پیش بینی کرد در صورت افزایش آلودگی صوتی صادره از کارخانه در آینده استفاده شوند. این عملیات نیز باید طوری طراحی شوند که توان کاری کارخانه را کاهش ندهند.

 پس از این مطالعه مقدماتی، گزارش مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی نوشته می شود. این گزارش در هنگام انجام طراحی پایه (basic design) و با هدف راهنمایی و تعیین سمت و سوی جهت گیری های کلی طرح در مراحل بعدی کار، نوشته می شود. البته از آن جا که امروزه آلودگی صوتی منتشره به محیط از یک کارخانه، از موضوعاتی است که از سوی مراجع قانونی نیز به شدت دنبال می شود، این گزارش یکی از عناصر گزارش مطالعه اثرات زیست محیطی کارخانه که باید توسط کارشناسان سازمان تهیه شود، نیز به حساب می آید.

 معمولا تخمین هزینه ساخت با بررسی نقشه های طراحی اولیه انجام می شود؛ هزینه های ناشی از کنترل و کاهش صوت نیز در این تخمین اولیه گنجانده می شوند؛ بنابراین عدم دقت در تعیین مقادیر انتشار و گزارش مطالعه مقدماتی، می توان این تخمین را دچار اشتباه کند و این اشتباه در تخمین، پیمانکار اصلی را نسبت به عملکرد کارشناسان HSE (که جزء تیم نظارت کارفرما بوده) دچار تردید کرده و دستورات آنها را در آینده، فاقد اعتبار می داند.

طراحی جزئی (Detailed Engineering)

با توجه به مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی و محدودیت های اعمال شده در گزارش مطالعه زیست محیطی، برای هر وسیله به خصوص، گزارشی جهت کنترل آلودگی صوتی نوشته می شود. این گزارش معمولا با نام مشخصات صوتی وسیله یا به اختصار specification شناخته می شود. اگر در طی مراحل طراحی و ساخت، شرایط و محدودیت های زیست محیطی و نیز توزیع مقادیر انتشار، تغییر نکرده باشند، مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی، مرجع اصلی نوشتن specification به حساب می آید؛ وگرنه باید ابتدا این مطالعه را بازبینی کرده و سپس specها را تنظیم کرد.

 اگر که مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی در دسترس کارشناس HSE نباشد، وی می تواند با کمک اطلاعات موجود از فازها و یا کارخانجات قبلی، specificationها را صادر کند. این اطلاعات حتی در صورت وجود مطالعه مقدماتی آلودگی صوتی نیز مفید بوده و در اصلاح این مطالعه مورد استفاده قرار می گیرند.

 البته گاهی Noise Specification هایی توسط کارفرما پیشنهاد می شوند که در آن صورت کارشناس HSE می تواند تمام و یا قسمتی از این گزارش ها را تأیید کرده و به عنوان specification نهایی ارائه کند.

 Noise Specification تأیید شده که از این به بعد «برگه مشخصات صوتی» نامیده می شود، به برگه مشخصات فنی هر وسیله الصاق شده و برای خرید و یا ساخت کلیه وسایلی که به نحوی منبع آلودگی صوتی به شمار می آیند، باید مورد توجه قرار گیرد. پیمانکار پروژه ملزم به رعایت این برگه مشخصات بوده و اگر پس از نصب هر وسیله، تست های صوتی مشخص کنند که میزان آلودگی صوتی وسیله بیش از مقدار مندرج در برگه مشخصات است، پیمانکار مکلف به انجام عملیات صوتی برای کاهش صوت با هزینه خویش است. در صورتی که شرایط کاری وسیله قابل شبیه سازی در انبار سازنده باشند، تست های صوتی در انبار انجام شده و پس از تأیید آنها، اجازه خروج و نصب وسیله داده می شود.

 کارشناس HSE همچنین وظیفه دارد تا برگه مشخصات صوتی برای عایق کاری خطوط لوله، و نیز تأییدیه برای خرید تجهیزات میراکننده (sound attenuation devices) را صادر کند. طراحی این گونه تجهیزات با توجه به توزیع آلودگی صوتی در مناطق مختلف کارخانه انجام شده و مشخصات فنی و صوتی این وسایل را اعم از تجهیزات مربوط به عملیات صوتی، میراکننده ها، عایق های صوتی، سدهای صوتی و ... توسط کارشناس HSE تعیین می گردد. از آن جا که اینگونه وسایل، نقش به سزایی در کنترل آلودگی صوتی دارند، یک کارشناس HSE باید با آخرین پیشرفت ها در زمینه اینگونه وسایل و کاربرد هرکدام از آنها به خوبی آشنا باشد.

 گاهی اوقات بنا به شرایط محیطی و نیز عملیاتی کارخانه، پروژه از نظر کنترل آلودگی صوتی کلیدی و حساس معرف می شود؛ در اینگونه موارد، کنترل آلودگی صوتی به صورت شدید انجام شده و باید کارشناس HSE همکاری نزدیکی را با تیم کاری انجام دهد؛ زیرا در این صورت، وی با تغییرات هرچند جزئی در پروژه که توزیع صوت را به هم می زنند، آشنا شده و راهکارها و اقدام کنترلی مناسب برای حذف این اثرات صوتی پیشنهاد می کند. در این گونه پروژه ها، باید توان صوتی کارخانه را مرتبا چک کرده و به روز کرد، و هرگونه تغییری در طراحی و مشخصات صوتی وسایل را دنبال کرد.

 هنگامی که پروژه به 95-90 درصد پیشرفت کاری می رسد، مطالعه نهایی آلودگی صوتی انجام می شود. این مطالعه، مطالعه مقدماتی را توسعه و بهبود بخشیده و داده های به دست آمده از سازندگان وسایل و یا تست های صوتی را به مطالعه مقدماتی اضافه می کند. همچنین در این مطالعه، تغییرات به وجود آمده در layout و محیط اطراف کارخانه لحاظ می شوند.

 هدف از این مطالعه این است که آیا کل توان صوتی وسایل خریداری شده، از مقادیر مشخص شده در specها و استانداردها بیشتر است یا خیر؟ در صورت مثبت بودن جواب، در مطالعه نهایی، باید عملیات درمانی ممکن نیز مورد بررسی قرار گیرد. ولی معمولا مطالعه نهایی تنها شامل به روز کردن مقادیر آلودگی صوتی منتشره از کارخانه و پیش بینی عملیات کنترلی در آینده (با توجه به فرسوده شدن وسایل) می شود.

تست صوتی و طریقه انجام آن

درست پس از راه افتادن کارخانه (مرحلهstart-up )، اولین ممیزی صوتی (noise survey) انجام می شود. البته گاهی نیز این ممیزی پس از مرحله مهندسی جزئی و نظارت بر میزان آلودگی صوتی وسایل، یعنی در مرحله ساخت انجام می شود. به هر حال هدف اصلی این ممیزی، ارزیابی تغییرات به وجود آمده در محیطی که کارخانه در آن قرار گرفته است، از نظر صوتی می باشد.

 این ممیزی همچنین تطابق کامل اجزای کارخانه با استانداردها را مورد توجه قرار می دهد. برای این کار تست های صوتی در کنار هر وسیله انجام می شود تا از تطابق آلودگی صوتی منتشره از وسیله با مقادیر مجاز اطمینان حاصل شود. همچنین چند تست صوتی در نقاط خارج از کارخانه و در مجتمع انرژی موجود (کارخانه های مجاور) انجام شود تا اولا از کیفیت عایق های صوتی نصب شده و عملیات صوتی انجام شده اطمینان حاصل شود، و ثانیا پدیده رزونانس صوتی مورد بررسی قرار گیرد.

 اگر در طی این ممیزی مشخص شود که وسیله ای بیشتر از مقادیر مجاز، آلودگی صوتی تولید می کند، وظیفه تولیدکننده است که نسبت به شناسایی علت آلودگی صوتی اضافی و انجام اقدامات درمانی جهت حذف آن اقدام کند. همچنین سازندگان عایق های صوتی نیز باید با توجه به نتایج ممیزی صوتی، عملیات درمانی مربوطه را انجام دهند.

 پس از انجام عملیات درمانی توسط سازندگان، دومین ممیزی صوتی انجام می شود تا صحت انجام این عملیات تأیید شود. اگر در این مرحله نیز تطابق با استانداردها حاصل نشود، یک نقشه صوتی (noise map) طراحی می شود. این نقشه که در آن کانتورهای صوتی (contours) بر روی نقشه کلی کارخانه رسم شده است، کمک می کند تا توزیع آلودگی صوتی وسایل مختلف شناسایی شود. سپس مدل آلودگی صوتی نهایی تهیه شده از قبل را پس از انجام تغییرات مناسب، در کنار این نقشه صوتی قرار داده و وسایلی را که آلودگی صوتی اضافی تولید می کنند، مشخص می‎کنیم. این وسایل به انبار سازنده فرستاده شده و پس از انجام عملیات صوتی مناسب و در پی آن تست های صوتی در انبار سازنده، به کارخانه برمی گردند. در صورتی که امکان جداسازی وسیله وجود نداشته باشد، عملیات و تست صوتی در خود کارخانه انجام می شود. پس از این کار، سومین یا آخرین ممیزی صوتی برای اطمینان از کارهای انجام شده و نیز مطالعه روش های کاهش بیشتر آلودگی صوتی کارخانه انجام می شود.

 در انجام تست های صوتی، آگاهی کارشناس HSE از روش های مدرن اندازه گیری توان صوتی هر وسیله و کل کارخانه، اهمیتی ویژه دارد؛ زیرا گاهی آلودگی صوتی های موجود در پس زمینه، اندازه گیری آلودگی صوتی منتشره از وسایل را غیردقیق می سازند، یا گاهی نیاز به تست کردن در یک مکان سربسته و محدود هستیم که در این حالت باید انعکاس صوت از وسیله مورد نظر و دیگر وسایل را در نظر داشته باشیم. بنابراین تحت این شرایط پیشرفته، نیاز به استفاده از تکنیک های پیشرفته ضروری است.

نتیجه گیری

کنترل آلودگی صوتی از حیاتی ترین عناصر در طراحی یک کارخانه و به ویژه کارخانه های تولید انرژی است. نیاز روز افزون به انرژی، ساخت کارخانجات در نزدیکی مناطق پرجمعیت شهری، و نیز توجه ویژه به آلودگی صوتی و لزوم کاهش آن از طرف نهادهای حکومتی، همگی دست به دست هم داده تا نیاز به عملیات صوتی پیشرفته و نیز توجه به مهارت های کارشناسان HSE، بیش از پیش حس شود.

 استفاده از مشاوران باتجربه ولی خارج از محیط کارخانه، برای بررسی و کنترل آلودگی صوتی کارخانه، به دلیل عدم نزدیکی و همکاری با تیم مهندسی، عموما مناسب نبوده و راه حل یکپارچه ای را برای مدیریت آلودگی صوتی ارائه نمی دهد.

 کارفرمای هر کارخانه باید درک خود را از مبحث کنترل آلودگی صوتی و میزان توجه خود به این موضوع نشان داده و در این زمینه طرحی را از پیمانکاران درخواست کرده و بپذیرد که کاهش میزان آلودگی صوتی منتشره را در عین بهینه کردن نسبت بین هزینه های انجام شده و منافع حاصله در دستور کار قرار دهد. پیمانکار اصلی نیز باید به سازندگانی تکیه کند که تجربه و مهارت کافی در ساخت وسایل کم صدا داشته و مرتبا داده های آنها را چک کند تا با استانداردها و مقادیر مجاز تطابق داشته باشند.

منابع:

 [1] Guido Previati, Noise in Energy Production Plants: Prediction, Management and Testing, Italian Thermotechnical Association, pp 203-210, June 2003

 [2] Franklin W. Timmons, Noise Conrol in Engineering, Hydrocaron Asia Magazine, pp 58-63, Mar/Apr 2005

 [3] David A. Bies, Engineering Noise Control, third edition, pp. 152-157, Spon Press, 2003

  [4] Colin H Hansen, Solutions to example problems in engineering noise control, 2nd   edition, pp. 130-134, Causal Systems, 2002

  [5] http://www.fwc.com

 [6] http://www.noise-control.com

[7] - محمدرضا منظم، فن آوری کنترل صدا در صنعت، انتشارات فناوران، 1387