Коммунальная вибрация. Как и чем измерить

О методах и средствах измерения коммунальной вибрации

В этой статье рассматриваются вопросы измерения вибрации в целях оценки её воздействия на население (коммунальная вибрация). Гигиенические нормативы коммунальной вибрации установлены только для помещений жилых и общественных зданий. Нормируемыми параметрами являются среднеквадратичные значения и уровни (в дБ) корректированного по Wm виброускорения и (для постоянной вибрации) уровни (значения) виброускорения в октавных полосах  частот 2-63 Гц.

Условно к коммунальной вибрации можно было бы отнести также вибрацию, воздействующую на пассажиров морских и речных судов, железнодорожного транспорта и т.д. Но в этой статье мы эти вопросы не будем рассматривать, относя их к особому специфическому направлению оценки  вибрации на отдельных видах транспорта.

Гигиенические нормативы вибрации для селитебных территорий не установлены. Существуют задачи измерения вибрации на территории, связанные с изысканиями и проектированием, но они являются темой технического регулирования и лишь косвенно связаны с гигиеническим нормированием. 

Основные проблемы измерений и оценки коммунальной вибрации:

- измерение низких уровней вибрации/ Гигиенические нормативы коммунальной вибрации очень жесткие (до 62 дБ отн. 1 мкм/2, или 1,3 мм/с2). Нормативные значения близки к пределу разрешения вибропреобразователей (пьезоакселерометров) общего назначения. Поэтому здесь очень важно обращать внимание на пределы измерения, указанные в соответствующих методиках, а также обладать сведениями об уровнях собственных шумов конкретного применяемого акселерометра 

- низкочастотные собственные шумы виброметра. Для измерения корректированного виброускорения удобно использовать виброметры, оснащенные фильтром частотной коррекции Wm; такие приборы обеспечивают прямое измерение нормируемых параметров. Однако полоса пропускания фильтра Wm по ГОСТ ИСО 8041 значительно шире нормируемого частотного диапазона 1-80 Гц. Поэтому собственные шумы вибродатчика, сильно возрастающие на частотах ниже 1 Гц могут оказывать влияние на измерение слабой коммунальной вибрации несмотря на наличие подавления корректирующим фильтров. Далее мы рассмотрим пути решения этой проблемы.

- выделение вибрационных событий и приведение к периоду контроля. Гигиенические нормативы установлены для величин, усредняемых на периоде контроля (дневное время суток 07:00-23:00 или ночное время суток 23:00-07:00). Если вибрация исследуемого источника действует непрерывно на протяжения всего периода контроля и является превалирующей, то её измерение не представляет большой сложности. Но если вибрация представляет собой череду повторяющихся вибрационных событий (например, прохождений поезда, проезда автомобилей, движений лифта и т.п.), то необходимо, во-первых, правильно измерить виброускорение на периодах воздействия (то есть тогда, когда вибрация исследуемого источника существует), а во-вторых, оценить продолжительность периода воздействия на периоде контроля, чтобы пересчитать измеренное значение на весь период контроля.

Некоторые особенности коммунальной вибрации

При оценке коммунальной вибрации следует помнить, что несмотря на изначальное определение (вибрация, воздействующая на население в помещениях жилых и общественных зданиях) она измеряется не в точках передачи на человека, а исключительно на полу, при этом контрольные точки выбирают в местах максимальных виброускорений, не принимая во внимание, где в этом помещении могут располагаться люди.

Некоторым подспорьем при измерении коммунальной вибрации является то, что в подавляющем большинстве случаев она имеет ярко выраженное одно преимущественное направление (как правило, вертикальное). Это открывает дорогу применения 1-канальных приборов. Во многих случаях можно предварительным обследованием выявить преимущественное направление вибрации и подробные измерения вести уже только для этой составляющей виброускорения.

Отметим также, что в отличие от вибрации на рабочем месте, направление осей измерения коммунальной вибрации выбирают в соответствии с осями здания.

О вибромониторинге

Вибромониторингом мы называем длительное непрерывное измерение вибрации.

В зависимости от целей мониторинг вибрации может осуществляться в автономном режиме (съём измеренных данных осуществляется по окончании всего измерения или какого-то большого измерительного цикла) либо в режиме непрерывной передачи данных на центральную станцию или сервер мониторинга.

Вибромониторинг может применяться как средство прямого определения периодов воздействия вибрации конкретного источника либо как способ соотнесения вибрации в контрольной точке с работой какого-то оборудования или предприятия.    

Оборудование нашего объединения позволяет выполнять мониторинг вибрации любого типа - от простейшей регистрации нормируемых параметров в течение нескольких дней, до многодневного непрерывного измерения, сопровождающегося отображения нужных величин на удаленном сервере или интернет-сайте.

Методики измерения коммунальной вибрации
  • МУК 4.3.3221-14. Инструментальный контроль и оценка вибрации в жилых и общественных зданиях (Методич.указания)
  • МИ ПКФ-14-007 с Дополнением 1. Методика измерения виброускорения в жилых и общественных помещениях.
  • МИ ПКФ-16-031. Методика измерения ускорения общей вибрации в помещениях методом спектрального анализа
Средства измерения коммунальной вибрации
  • Экофизика-111В. Виброметр-анализатор спектра. Комплекты "Виброэксперт-111В", "Строитель-111В", "Инженер-111В" (с доп. датчиками)
  • Экофизика-110А. Шумомер-виброметр, анализатор спектраю Комплект "Базовый 110АВ1" (с доп. датчиками высокого разрешения)
  • Экофизика-110А (HF). Комплекты "Виброакустика-АВ4", "Инженер-HF" (с дополнительными датчиками высокого разрешения)

Как выбрать вибродатчик для измерения коммунальной вибрации

Типовые комплекты Виброэксперт-111В (виброметр-анализатор спектра Экофизика-111В) и  Виброакустика АВ-4 (шумомер-виброметр и анализатор спектра Экофизика-110А [HF]) поставляются с 3-компонентными акселерометрами. Штатные акселерометры этих комплектов могут быть разных типов (см. описания комплектов), но все их можно разделить на две группы: датчики чувствительностью 10 мВ/g (1V151HC-10, AP2038P-10) и 100 мВ/g (1V151HC-100, AP2038P-100, AP2082M-100). 

Если вы заказываете один из этих комплектов специально для измерений коммунальной вибрации, то целесообразно выбирать датчики 100 мВ/g и при этом дополнительно указывать область применения. Последнее важно, так как датчики имеют определенный технологический разброс по уровню собственных шумов, и для подобных применений мы выбираем вибропреобразователи с самыми низкими собственными шумами (датчики будут поставлены с нашим протоколом измерения собственных шумов, который можно использовать в наших аттестованных методиках).

Перечисленные выше датчики чувствительностью 100 мВ/g можно использовать также для измерений общей производственной вибрации и слабой локальной вибрации (например, на руле автомобиля). Однако в случае сильной локальной вибрации они скорее всего будут перегружаться. Поэтому если вы хотите иметь универсальный прибор как для коммунальной, так и для производственной вибрации, то целесообразно оснастить его штатным датчиком чувствительностью 10 мВ/g (обеспечит все измерения общей и локальной вибрации на рабочем месте, кроме сверхсильной локальной вибрации), а для коммунальной вибрации взять дополнительный вибропреобразователь; при этом с учетом специфики измерений в помещениях жилых и общественных зданий, это может быть даже 1-компонентный акселерометр, например, АР2099-100 или 1V101TB-100, который обладает повышенной разрешающей способностью (на 5-10 дБ лучше, чем АР2082М-100 и др.). 

Примечание: Можно в качестве дополнительного заказать 3-компонентный акселерометр 1V154HC-100, также обладающий повышенной разрешающей способностью, но это будет более затратное решение. 

Обычно при поставке датчиков, предназначенных для измерений слабых вибраций мы прикладываем в пакет документации протокол измерения собственных шумов.

Для проверки собственных шумов штатных датчиков и датчиков повышенного разрешения можно использовать вибропреобразователи высокого разрешения АР2006-500, 1V401HS-500 (описание методики измерения собственных шумов можно найти на нашем главном сайте - см. ссылку ниже).

Помимо измерения собственных шумов вибрационных трактов, датчики высокого разрешения могут быть также использованы для хоть и несвойственных для санитарно-гигиенических лабораторий, но порой возникающих задачах оценки воздействия вибрации на виброчувствительное оборудование, на конструкции и т.п.

 

Для измерения коммунальной вибрации можно использовать более дешевый типовой комплект Базовый 110АВ1 одноканальной модификации прибора Экофизика-110А. Он поставляется со штатными вибродатчиком 1V102TB/HB-100, АР2037-100 (по диапазону измерений примерно соответствуют датчикам AP2082M-100 и AP2038P-100). Но более оптимальным решением, обеспечивающим измерение существенно более слабых вибраций, является  комплект Базовый-110А того же прибора, который дооснащается датчиком повышенного разрешения АР2099-100, 1V101TB-100 и адаптером 110А-IEPE.

Примечание: нередко вибрация на полу помещений имеет единственное преобладающее направления, и в таких случаях применение 1-канального прибора будет вполне оправданным; однако если стоит задача проведения измерений  вибрации  во всех трех направлениях, их придется проводить последовательно, что существенно усложняет и удлиняет исследование.

Таблица рекомендаций

Комплект Назначение Штатные датчики Дополнительные датчики для коммунальной вибрации Специальные датчики
Виброэксперт-111В, 
Виброакустика АВ-4
Коммунальная вибрация 100 мВ/g
(1V151HC-100, AP2038P-100, AP2082M-100)

Датчики повышенного разрешения* АР2099-100, 1V101TB-100, 1V154HC-100

Датчики высокого разрешения**
АР2006-500, 1V401HS-500
Производственная и коммунальная вибрация 10 мВ/g
(1V151HC-10, AP2038P-10)
Базовый 110АВ-1 Коммунальные шум, инфразвук и вибрация 100 мВ/g
(1V102TB-100АР2037-100)
Датчики повышенного разрешения*
АР2099-100, 1V101TB-100
Базовый 110А Коммунальный шум, инфразвук -

Датчики повышенного разрешения*
АР2099-100, 1V101TB-100

(+ адаптер 110А-IEPE)

* Датчики повышенного разрешения - для уверенного измерения виброускорений ниже 1 мм/с2

* Датчики высокого разрешения - для контроля уровня собственных шумов штатных и дополнительных датчиков и измерения сверхслабых вибраций.

Методические документы по оценке коммунальной вибрации

МУК 4.3.3221-14 Инструментальный контроль и оценка вибрации в жилых и общественных зданиях

Настоящие методические указания предназначены для использования организациями и физическими лицами, уполномоченными осуществлять инструментальный контроль и гигиеническую оценку вибрации в жилых и общественных зданиях на соответствие действующим нормативным документам и носят рекомендательный характер. 

Документ описывает процедуру измерения только корректированного виброускорения (Wm). В основу методических указаний положена аттестованная методика измерений МИ ПКФ-14-007.

Аттестованные методики измерения коммунальной вибрации

МИ ПКФ 14-007 с дополнением 1. Методика измерений виброускорения в жилых и общественных помещениях

Настоящий документ устанавливает методику измерений эквивалентных корректированных по Wm (по ГОСТ ИСО 8041) уровней виброускорения (в дБ относительно 1 мкм/с2), приведённых к периоду контроля, шумомером-виброметром, анализатором спектра Экофизика-110А, или виброметром, анализатором спектра Экофизика-110В, или измерителем общей и локальной вибрации Октава-101ВМ.

Методика основана на прямых многократных измерениях корректированного виброускорения с последующим усреднением.

 

МИ ПКФ-16-031. Методика измерений ускорения общей вибрации в помещении методом спектрального анализа.

Настоящий документ устанавливает методику измерений эквивалентных корректированных по Wm, Wk, Wd (ГОСТ ИСО 8041-2006) ускорений и спектров  общей вибрации на полу помещений шумомером-виброметром, анализатором спектра ЭкофизикаЭкофизика-110А/111А, виброметром, анализатором спектра Экофизика-110В/111В.

Методика применима для измерения вибрации, имеющей постоянный, случайный или циклически повторяющийся характер, в помещениях жилых, общественных и административных зданий и предназначена для применения испытательными лабораториями и центрами, а также другими организациями, выполняющими инструментальный контроль уровней виброускорения с целью гигиенической оценки и технического контроля.

Методику не рекомендуется использовать для измерений ударных и коротких переходных процессов продолжительностью менее 8 с

Эта методика позволяет исключать вклад тех спектральных компонент, которые искажены собственными шумами измерительного тракта.

 

Длительный мониторинг коммунальной вибрации

Промышленные и транспортные объекты являются источником вибрации, как вредного фактора, воздействующего на людей в помещениях жилых и общественных зданий (далее «коммунальная вибрация»). Гигиенические нормативы коммунальной вибрации установлены для периодов контроля дневного и ночного времени суток (с 7:00 до 23:00 и с 23:00 до 7:00 соответственно). Отсюда следует, что с допустимыми значениями необходимо сопоставлять величину виброускорения, создаваемого исследуемым источником,  с  усреднением на всем периоде контроля. Наиболее корректным методом измерения в этом случае является длительное непрерывное мониторинговое хронометрированное измерение вибрации в течение многих часов, а возможно и суток.

Одной из сложностей гигиенического контроля коммунальной вибрации является одновременная работа нескольких источников. Известны ситуации, когда требуется одновременной контролировать вибрацию вблизи источника, например, вибрационно активной машины, и в нормируемых контрольных точках. Тем самым существенно повышается надежность привязки получаемых значений вибрации в помещении не только к конкретному удаленному источнику, но и к режимам его работы.

Ядром системы мониторинга является специализированный виброметр, удовлетворяющий следующим условиям:

  • три измерительных каналов – для обеспечения измерения вибрации в трех направлениях или в нескольких точках (для вибрации, имеющей четко выраженное преимущественное направление, допускается использовать 1-канальный виброметр);
  • Наличие полосовых фильтров Wm, Wk, Wd, Fk, Fm (1 -100 Гц)
  • Наличие октавных и 1/3-октавных фильтров (опция) 1 Гц – 100 Гц
  • Вибропреобразователи  чувствительностью не хуже 100 мВ/g и с низким уровнем собственных шумов (не более 65 дБ отн. 1 мкм/с2 в полосе Fm)
  • Приспособленность к длительным измерениям и наличие телеметрии результатов измерений в реальном времени на внешние устройства

Измерительно-индикаторный блок виброметра размещают в защищенном месте, рядом располагают подключенный к сети интернет компьютер, на который в реальном времени передаются результаты измерений. Специальное программное обеспечение на компьютере осуществляет локальное архивирование этих результатов и выборочную отправку нужных данных на  удаленный сервер мониторинга. 

В качестве контролируемых показателей вибрации следует использовать текущие среднеквадратичные значения ускорения Wm (с усреднением за 5-10 с), средние за 5-10 минут значения ускорения Wm, а также в некоторых случаях уровни ускорения в октавных и (или) третьоктавных полосах частот в диапазоне 2-80 Гц.

Рекомендуемое оборудование

  • Виброметр-анализатор спектра ЭКОФИЗИКА-111В в комплектации СТРОИТЕЛЬ-111В, шумомер-виброметр, анализатор спектра ЭКОФИЗИКА-110А в комплектации СТРОИТЕЛЬ-АВ
  • Комплект  удлинённых соединительных кабелей для случая, когда контрольная точка отнесена от места размещения прибора более чем на 1 м. (но не более 7-10 м.)
  • Программное обеспечение Signal+WEB
  • Личный кабинет на сервере мониторинга monit.octava.info
  • Виброкалибратор КВ-160