روش های كاهش آلودگی صوتی در صنایع نساجی

۰۶ آذر ۱۳۹۹ مطالب مفید

در این مقاله به بررسی روش های كاهش آلودگی صوتی در صنا یع نساجی می پردازیم. که بیشتر برای کارشناسان بهداشت حرفه ای مفید و کاربردی می باشد.

در حال حاضر یکی از ریسک فاکتورهای اساسی در صنایع در همه جوامع (اعم از پیشرفته، در حال پیشرفت) مسئله صداست. مطالعات مختلف حاکی از در معرض بودن افراد زیادی با سر و صدای صنعتی است، برای مثال انسیتوی ملی ایمنی و بهداشت شغلی¹ در سال 2009 تعداد افراد در معرض مواجهه صدای بیشتر از حد مجاز شغلی را 30 میلیون نفر اعلام کرده است.

در گذشته، ترازهای صدای بالا در صنایع نساجی امری طبیعی و پذیرفته شده فرض می شد، این آلودگی صدا به دلیل برخورد دنده ها در ماشین های ریسندگی و تابیدن نخ در اثر سرعت زیاد و برخورد اجزای ماشین آلات به یکدیگر بوجود می آمد و به عنوان بدیهات لازم و ملزوم این صنعت به حساب می آمد. اغلب ماشین هایی که امروزه در صنایع نساجی مورد استفاده قرار می گیرند نسبت به ماشین های سه دهه گذشته تغییرات زیادی در طراحی نداشتند و تنها اختلاف قابل توجه آنها این است که در حال حاضر این ماشین ها با سرعت های بیشتری کار می کنند و همانطور که پیش بینی می شود، این گرایش در جهت سرعت بیشتر منجر به تراز صدای بالاتر می شود و اغلب از 110 دسیبل تجاوز می کند. در مطالعه ای که توسط حفیظ² (2004) در عربستان بمنظور تعیین میزان افت شنوایی در کارکنان شاغل در چند صنعت صورت گرفت، نشان داد که 4/32% دارای افت شنوایی در فرکانس های 500- 1000 هرتز، 9/47% در فرکانس های 500- 1000- 2000- 4000 هرتز و 6/65% در فرکانس های بالای 4000 هرتز می باشند.

از دیگر اثرات صدا می توان به اختلال در خواب، اضطراب و افسردگی، کاهش عملکرد، افزایش ترشح هرمون هایی مانند آدرنالین، نورآدرنالین و کورتیزول و در نتیجه افزایش ریسک بیماری های قلبی عروقی، افزایش حوادث در اثر مواجهه با صدا گردد. مطالعه ای که به منظور بررسی بعضی از پارامترهای مؤثر بر تراز صدا در 6 سالن بافندگی در سه کارخانه نساجی در مصر (1975) توسط نویر³ صورت گرفت، الکتروموتور، زنجیردنده که همه قسمت های متحرک قاب ماشین را به حرکت در می آورد و نیز قسمت های چرخان نظیر ماسوره ها در ماشین ریسندگی، برخورد تارکش به ماکو، حرکت رفت و برگشتی جرم سنگین بر زنجیر دنده و ماسوره پیچ در ماشین بافندگی، همچنین سرعت ماسوره (rpm) و سرعت ماشین های بافندگی (pick بر دقیقه( به عنوان پارامترهای مهم و تاثیر گذار بر تراز صدا در این کارخانجات شناسایی شدند.

با توجه به حجم بالای نیروی کار، تراز بالای صنعت نساجی و گستره وسیع عوارض ناشی از صدا، اهمیت و ضرورت انجام این مطالعه و ارائه راهکارهای کنترلی بیشتر آشکار می شود. یك مطالعه سیستمیك بر روی منابع و محیط صنعت نه تنها باعث كاهش صدا تا حدود مجاز در ماشین آلات و محیط می شود، بلكه باعث بهتر شدن طراحی ماشین آلات، قابل قبول شدن فضا برای كارگران و در نهایت افزایش تولید می شود. تکنیک های کار دستگاه ها روز به روز در حال تغییر است از طرف دیگر جایگزین نمودن دستگاه های پر سر و صدا همیشه مقدور نیست ولی می توان با مطالعه دقیق و فنی بر روی اجزاء و کار دستگاه ها برخی از فرآیندهای آن را با تغییر در اجرا و جنس اصلاح نمود. در واقع توجه اصلی این مقاله مروری بر روش های موثر بر کاهش صدای منتشره از ماشین آلات با تکیه بر تغییر جنس اجزای متحرک و همچنین توجه به نکات ساده می باشد.

خاستگاه صدا در ماشین آلات ریسندگی

ماشین آلات ریسندگی که عامل اصلی تولید صدا می باشند عبارتند از ماشین کاردینگ، رینگ و کنوایندر

عامل اصلی مولد صدا در ماشین كاردینگ یك شفت عمودی است كه علاوه بر حركت گریز از مركز، حركت رفت و برگشتی به جلو و عقب نیز دارد. حركت رفت و برگشتی شفت در ماشین كاردینگ باعث ایجاد ضربه و تولید صدا در این ماشین ها می شود. اجزای مولد صدا در ماشین های رینگ و کنوایندر عبارتند از: صدای دوک و بوبین، صدای جعبه متحرک⁴، صدای بخش تنظیم کننده⁵

خاستگاه صدا در ماشین آلات بافندگی

در این صنعت فقط یک نوع ماشین وجود دارد که عبارت است از ماشین های بافندگی که عامل تولید صدا حرکت ناشی از بهم خوردن ماکو به تارکش می باشد.

راهکارهای کنترل فنی

محصورسازی ماشین آلات به صورت کامل (کاور) و ناقص (بریرها)، بهره گیری از مافلرها در خروجی های آسپیراتورهای دوک، تغییر جنس اجزای متحرک (مانند جایگزینی فلزات سخت با پلی اورتان)، درزبندی قاب ماشین آلات، استفاده از مواد دمپینگ در قاب بدنه داخلی قاب ماشین آلاتی که دارای اجزای ضربه زننده و مولد ارتعاش دارند و کاهش سرعت دوک با افزایش قطر بوبین یا کانتینرهای نخ

محصورسازی

ماشین های ریسندگی، دارای تعداد زیادی قرقره، دوك، دیسك های چرخان و ... می باشد كه این منابع باعث تولید صدا در این ماشین آلات می شوند. بنابراین روش كنترل، طرحی است كه اجزای پر سر وصدا را در ماشین آلات از بقیه قسمت ها جدا كرده است. طرح پیشنهادی عبارت است از كاوری كه قسمت بالای ماشین های تابانده را محصور می كند. این محفظه عبارتست از یك كاور بالنی شكل و سرپوشی كه قابلیت باز و بسته شدن را دارا می باشد. كاور بالنی شكل در قسمت بالایی خود دارای یك سیلندر نوك تیز می باشد كه نخ از میان آن عبور می کند. روش بعدی كه در ماشین های پردازش كننده نخ در صنایع نساجی قابل اجرا است. محصورسازی كامل دستگاه توسط مانع های⁶ ضد صدا می باشد. این مانع ها از چندین پانل ضد صدا كه قابلیت حركت دارند تشکیل شده است. استفاده از کاور در ماشین آلات بافندگی روش بعدی می باشد.

كاور پیشنهادی بر روی پرسر و صداترین قسمت موجود در ماشین بافندگی قرار می گیرد. معمولا صدای ایجاد شده در این ماشین آلات از برخورد ماكو به جعبه ماكو بوجود می آید، كه در قسمت بالای ماشین قرار دارد.این كاور طوری لولا می شود و یا كلا جنس آن طوری است كه قابلیت انعطاف پذیری و تا خوردن را در مواقع لزوم فراهم می آورد. طرح بعد کاور به همراه سایلنسر می باشد. جنس این کاورها از صفحات شفاف می باشد. این ساختار چون کل دستگاه را می پوشاند دمای دستگاه را بالا برده و احتیاج به سیستم تهویه برای جابجایی هوا در درون کاور دارد. سیستم تهویه شامل یک فن و هواساز می باشد. نصب این سیستم بر روی پوشش باعث نشر صدا به بیرون می شود به همین منظور یک سایلنسر روی آن نصب می شود. این ساختار حدودا 30 دسیبل صدا را کاهش می دهد.

شكل شماره 1- كاور محصور كننده قسمت های چرخنده ی ماشین رینگ

شكل شماره 2- نمایی از محصورسازی كلی ماشین های رینگ (ریسندگی)

شكل شماره 3- برش عرضی كاور پوششی بر روی قسمت های پرسر وصدای ماشین بافنده

شکل شماره4 - برش عرضی از کاور به همراه سایلنسر بر روی ماشین بافنده

استفاده از مافلر در خروجی آسپیراتور

آسپیراتور⁷ معمولا در پروسه نخ ریسی⁸ در مواقع انفصال نخ یا خاموشی دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. وقتی كه نخ در حال تنیدن باشد، اگر نخ سست شود و یا به انتهای قرقره نزدیك شود سستی نخ توسط سنسورهایی شناسایی شده و در همین زمان آسپیراتور كه یك بخش سیار بر روی ماشین های نساجی می باشد حركت كرده و تقریبا در مجاورت همان نخ پاره شده قرار می گیرد. با عمل مكش انتهای نخ را گرفته و به محل قبلی آن بر می گرداند. این عمل باعث جلوگیری از گره زدن دو انتها به هم و یا آویزان ماندن دو انتهای نخ می شود.

با توجه به نقش اسپیراتور سرعت بالای هوا در اسپیراتور امری لازم و ضروری تلقی می شود. با توجه به سرعت بالای جریان هوا صدای زیادی در داخل اسپیراتور ایجاد می شود. بهترین راه حل برای رفع این مشكل استفاده از روشی است كه سرعت جریان خروجی از آسپیراتور را كاهش می دهد. هوای خروجی از آسپیراتور در درون محفظه منبسط شده و سرعت آن كاهش یابد و به تبع آن صدای كمتری ایجاد شود. این ساختار باعث کاهش صدا تا 22/5 دسی بل شده است.

طرح هایی كه منجر به محصورسازی ماشین های نساجی شوند به علت تداخل با فعالیت اپراتور و در نهایت كاهش روند تولید مقبولیت زیادی بین صاحبان صنایع ندارند بنابراین راهکارهای زیر پیشنهاد می شوند.

استفاده از پلی اورتان به جای فلز به کار رفته در ساختار ماشین بافندگی مثل تارکش، شانه کوبنده

طراحی ماکو⁹ از جنس پلاستیک. در مطالعه ای كه توسط میل¹⁰ صورت گرفت وی با جایگزین كردن چرخ دنده هایی از جنس نایلون به جای فلز بكار رفته در ساختار آن، استفاده از چیننده های¹¹ پلاستیكی و ماكوهایی از جنس خاص توانست تغییراتی در صدای منتشره از ماشین های بافنده ایجاد كند. با تغییرات فوق در محیط كاری حدود 1-2 دسی بل صدا را با تكنیك های ذكر شده كاهش دهد.

در ماشین هایی كه مكانیسم عمل آنها همراه با ایجاد ضربه و ارتعاش است (مثل كاردینگ) می توان یك لایه از مواد جاذب مثل فوم پلی استایرن در قسمت داخلی قاب اصلی استفاده كرد. روش ذکر شده کاهش صدایی تقریبا 9 دسی‎بل ایجاد می کند. استفاده از جنس دیگری از واشر یا ساپورتر (اتصال دهنده بین شافت و بدنه)، جنسی كه مقاومت شبیه به فلزات داشته باشد و در عین حال انعكاس دهنده و منتقل كننده ضعیف تر صدا باشد، می توان به عنوان یک راه حل مد نظر قرار گیرد. استفاده از واشرهای فیبری می تواند کاهش صدایی حدود 7-8 دسی بل ایجاد کند.

استفاده از مواد قابل انعطاف در ساختار دوک (مثلا جرم مرکزی دوک) و اجزای بوبین

همراه با حرکت دورانی بوبین، ارتعاش نیز در ریل مرتبط با نگهدارنده دوک به وجود می آید. هنگامی که ارتعاش آنها هم فاز باشند (بوبین و ریل دوک) حالت تشدید به وجود می آید و ارتعاشات با دامنه بالا در بوبین ظاهر می شود که باعث تولید صدای زیادی می شود. استفاده از مواد قابل ارتجاع در قسمت مرکزی دوک باعث کاسته شدن نیروی انتقالی به ریل نگهدارنده دوک می شود و ارتعاشات حاصل نیز کاهش می یابد. این روش می تواند کاهش صدایی حدود 6 دسی بل ایجاد کند.

کاهش سرعت دورانی یا پیرامونی دوک

استفاده از بوبین هایی با قطر بالاتر باعث کم شدن سرعت چرخش شده و در واقع فرکانس چرخیدن کمتر می شود انحراف از مرکز به دلیل سرعت پایین تر بوبین کمتر شده و در نهایت صدای ایجاد شده کمتر می شود. آزمایشات نشان داده اند که هنگامی که دوک با سرعتی معادل 70% سرعت اولیه خود حرکت کند، 9 دسی بل کاهش صدا حاصل می شود.

استفاده از مکانیسم میرایی روش بعدی پیشنهادی است. شفت استوانه ای است سوراخ شده، از جنس فلزاتی مثل مس، استیل، منگنز و سرب، اگر چه با استفاده از شفت های آلیاژی ارتعاشات حاصل از فشار و اصابت دنده ها به سرعت میرا می شوند اما قبل از میرا شدن کامل، ارتعاشات به سرعت به قسمت های دیگر منتقل می شوند.

بهترین راه حل استفاده از چرخ دنده های پلاستیکی یا غیر فلزی است. پلی اورتان دارای درجه ای از میرایی و قابلیت ارتجاع است، به عنوان مثال خصوصیات ایزوله کننده ارتعاش را دارد و فشار حاصل از حرکت چرخ دنده را به شفت انتقال نمی دهد و در نتیجه بخش بزرگی از صدای مرتبط با چرخش و حرکت شفت کاهش می یابد، دنده های غیر فلزی در مقایسه با چرخ دنده های استیل- برنج صدای کمتری را تولید می کنند. عمر این چرخ دنده ها نسبت به پلاستیک های دیگر بیشتر می باشد و این به دلیل مقاومت ذاتی این مواد در برابر سایش می باشد. در این حالت کاهش صدایی حدود 8-20 دسی بل ایجاد می شود.

به منظور كاهش درز بین قاب اصلی و درب بهتر است درب های دو دهنه تبدیل با درب های یك دهنه گردند، لبه های درب‎ها طوری طراحی شوند كه حدودا یكی دو سانتی متر روی قاب اصلی را بپوشانند، در قسمت داخلی درب از جاذب مناسب مثل انواع فوم ها و لاستیك ها استفاده شود بخصوص در حاشیه درب ها جایی كه لبه در بر روی قاب قرار دارد. این طرح بسیار شبیه به درب اتاقك ادیومتری می باشد. درزبندی ماشین آلات می تواند کاهش صدایی حدود 12 دسی بل ایجاد کند.

بحث

صنایع نساجی از جمله صنایعی می باشند كه مشكل مواجهه با صدا در آنها به صورت فراگیری وجود دارد. با توجه به مطالعات صورت گرفته بر روی این صنعت در سراسر دنیا (رفرنس)، نكته مشترك در همه محیط ها و مطالعات این مسئله بود كه تقریبا نیمی از ماشین ها در صنعت نساجی منبع صدا می باشد وجود قطعات چرخنده و متحرك با سرعت بالا، جنس اجزا و همچنین قاب ماشین آلات عوامل کلیدی تولید صدا در ماشین آلات نساجی می باشد. منابع با توجه به ابعادشان جزء منابع سطحی دسته بندی می شوند و در نهایت چیدمان ماشین ها طوری است كه در تمامی سالن توزیع شده اند.

سرعت موضوعی است كه در صنت نساجی همزمان با پیشرفت علم و هم جهت با دیگر تكنولوژی ها توجه زیادی روی آن شده است. وجود قطعات سخت در اجزای ماشین آلات، سست و نازك بودن نخ ها و سرعت زیاد در پروسه های كاری باعث پاره شدن نخ بصورت دایم می شود و در نتیجه نظارت مداوم اپراتور بر روی دستگاه ها و در مواقع لزوم تداخل دستی برای برطرف كردن عیب ایجاد شده را می طلبد. بهترین گزینه در مورد كنترل صدا، كنترل در منبع مولد صدا می باشد. نكته ای كه در كنترل صدا در منبع از اهمیت زیادی برخوردار است عدم تداخل طرح مورد نظر با مكانیسم دستگاه و فعالیت اپراتور می باشد.

راهکارهای پیشنهاد شده شامل محصورسازی (جزیی و کامل)، بهره گیری از مافلر، کاهش سرعت چرخش دوک با افزایش قطر بوبین، درزبندی قاب ماشین آلات و در نهایت جایگزینی اجزایی با قابلیت ارتجاع بالا به جای اجزای سخت راهکارهای موجود بمنظور کنترل صدا در منبع در این صنعت می باشند. مطالعه ای توسط رابرت¹² و همكاران (1980) در مورد كاهش صدای ماشین های رینگ صورت گرفت، نتایج مطالعه فوق در نهایت منجر به ساخت مافلر بر روی خروجی آسپیراتور در ماشین های رینگ بود که 28 دسیبل صدا را كاهش داد. مطالعات کالامان¹³ (1992) منجر به ساخت مانع های ضد صدا شد. این كاور که کل دستگاه را پوشانده و قابلیت تنظیم ارتفاع را نیز دارا می باشد. منظم (2006) با استفاده از مانع ها جزیی در جلوی ماشین های نخ ریسی توانست حدود 2-3 دسیبل كاهش صدا داشته باشد.

طرح های ذکر شده با توجه به شرایط كاری ماشین آلات نساجی به سختی امكان پذیر بوده و با محدودیت های زیادی روبروست. اگر یكی از روش های كنترل در منبع مانند نصب كاور صورت پذیرد به دلیل وقت لازم برای كنار زدن كاور ایجاد شود از سرعت تولید می كاهد. یكی از عیب های دیگر كاورها سختی نصب و هزینه های مربوط به نصب، راه اندازی و نگهداری آن می باشد.

بهترین روش كنترل صدا در منبع تغییر جنس اجزای متحرك (پر سر و صدا)، کاهش سرعت اجزای چرخنده و درزبندی قاب ماشین آلات می باشد. مطالعات زیر اثر بخشی این روش ها را مورد تایید قرار می دهند.

کرافورد¹⁴، با انجام تست های آزمایشگاهی بر روی ماشین های پردازش كننده نخ نشان داد كه نصب نگهدارنده قابل انعطاف دوك باعث كاهش 7 دسیبل و در صورتی كه دوك كاملا از مواد قابل انعطاف ساخته شود كاهش صدایی حدود 10 دسیبل را ایجاد می كند. با بهره گیری از چرخ دنده هایی از جنس پلی اورتان 20-8 دسیبل کاهش در فركانس های مختلف بدست آورده است. در همان پژوهش در اثر اعمال تغییراتی مثل استفاده از دوك و بوبین های قابل انعطاف، بهره گیری از چرخ دنده های پلی اورتان، طراحی مجدد موتور و بكار بردن پدهای میرا كننده ارتعاش كاهش صدایی حدود 11 دسیبل حاصل می شود.

کرافورد در سال 1968 طی مطالعاتی، كاهش صدایی حدود 9 dB در نتیجه كم كردن سرعت چرخش دوك به 70% سرعت اولیه بدست آورد.

نتیجه گیری

نتایج کلی این مطالعه نشان داده است که جهت کنترل صدا به کارگیری اصول علمی، بررسی شرایط محیط، شناسایی دقیق منبع صدا و بررسی مشخصات فنی آن از اصول مهم و اساسی در بحث کنترل صدا می باشد. در طرح های کنترلی ارائه شده توجه به عدم تداخل در فرآیند تولید از ابتدا مورد توجه قرار گرفته است. روش كنترل منبع گرچه با مشكلات زیادی همراه است و هزینه زیادی برای راه اندازی دارد همچنان بهترین راه حل كنترلی از لحاظ فنی و کارایی دارد. (با توجه به نتایج دیگر مطالعات( طرح های ارائه شده یعنی تغییر جنس اجزای متحرك و اصلاح درزبندی قاب ماشین آلات هیچ گونه تداخلی با فرآیند تولید و اپراتورها ندارند. از طرفی در وضعیت كنونی این صنعت از لحاظ اجرایی با مشكلاتی همراه می باشد و احتیاج به افراد متخصص در این امر می باشد.

منابع:

1- Hafiz O. Ahmed, John H. Dennis, Seifeddin G. Ballal. "The accuracy of self-reported high noise exposure level and hearing loss in a working population in Eastern Saudi Arabia”. Int J Hyg Environ Health. 2004;207(3):227-34

2- De Kluizenaar Y, G, Miedema Hme R , De Jong Pe "Hypertension and road traffic noise exposure." J Occup Environ Med 2007:49(5): 484-492

3- Moudon AN . "Real noise from the urban environment: how ambient community noise affects health and what can be done about it." Am J Prev Med . 2009: 37(2): 167-171.

4- Rylander R ." Physiological aspects of noise-induced stress and annoyance" J Sound Vib: 2004: 277: 471-478

5- Cordeiro Ricardo Paula, A. "Occupational noise as a risk factor for worklelated injury." Rev.Saude publica 2005:9(3).

6- Noweir. M.H El, Dakhakhny. A. A, Kamel. N.R." study of some parameters affecting noise level in textile spinning and weaving mills". American industrial Hygiene Association. 1975:1(1):69-72

7- Hartmann .Bader, W. U. B, Seuzach." Cover for a weaving machine". United States, sulzer brothers , ltd, Winterthur , switzerland. 1978

8- William Robert Weiss, James Judson Cooksey, Wilbur Leon Stables, Harry Lee Newell Jr." Interfloor tube aspirator muffler" J. Acoust. Soc. Am.1980,67(4):1415-1415

***

1- NIOSH

2- Hafiz

3- Noweir

4- Draw Box

5- Head Stock Drive Noise

6- Barrier

7- Aspirator

8- spinning

9- shuttle

10- Ro Mill

11- picker