"Industrial Noise and Noise Control"

SAFETY, HEALTH AND ENVIRONMENT — Chapter 19

औद्योगिक शोर एवं शोर नियंत्रण
(Industrial Noise and Noise Control)

पूरी किताब के पेज 304 से 328 तक की जानकारी — आसान हिन्दी में, Point-wise और Bihar Board स्टूडेंट्स के लिए बिल्कुल सरल भाषा में।

👉 यह नोट्स शोर (Noise) क्या है, यह कानों को कैसे नुकसान पहुँचाता है, ट्रांसमिशन लाइन (HVDC/EHV-AC) से पैदा होने वाले Audible Noise (AN), साउंड की माप, कंडक्टर वाइब्रेशन और हियरिंग प्रोटेक्शन — इन सबको आसान भाषा में समझाते हैं। हर टॉपिक को छोटे-छोटे पॉइंट्स में लिखा गया है ताकि परीक्षा के लिए याद करना आसान हो।

📑 इस नोट्स में क्या-क्या है

1. 19.1 परिचय
2. 19.2 कान पर शोर का असर
3. 19.3 इलेक्ट्रिकल नॉइज़ और इंटरफेरेंस
4. 19.4 ऑडिबल नॉइज़ (AN)
5. 19.5 एकॉस्टिक्स — शब्द और परिभाषाएँ
6. 19.6 साउंड के फंडामेंटल्स
7. 19.7 ऑडिबल नॉइज़ की माप
8. 19.8 SPL का दूरी के साथ घटना
9. 19.9 मैग्नेटोस्ट्रिक्शन और शोर
10. 19.10–19.13 सबस्टेशन व ROW पर AN की सीमा
11. 19.14–19.19 ट्रांसमिशन लाइन डिज़ाइन और AN कैलकुलेशन
12. 19.20–19.23 हियरिंग डैमेज क्राइटेरिया और नॉइज़ कंट्रोल
13. 19.24–19.25 वाइब्रेशन — परिचय व कारण
14. 19.26 एओलियन वाइब्रेशन
15. 19.27 गैलपिंग या डांसिंग
16. 19.28 सबकंडक्टर वाइब्रेशन
17. 19.29 कोरोना वाइब्रेशन
18. 19.30 वाइब्रेशन डैम्पर्स
19. 19.31–19.33 ऑडियोमेट्रिक टेस्टिंग व हियरिंग प्रोटेक्टर्स
20. सारांश और अभ्यास प्रश्न

19.1 परिचय (Introduction)1

• शोर (Noise) प्रदूषण का एक बड़ा स्रोत है। शोर का मतलब है — अनचाही (Unwanted) आवाज़।
• शोर को हियरिंग डैमेज (सुनने की क्षमता को नुकसान) से जुड़ी एक गंभीर स्वास्थ्य समस्या माना गया है।
• पुराने समय में भी लोगों को शोर के कारण होने वाले नुकसान और उसमें अलग-अलग लोगों में फर्क होने की जानकारी थी।
• हर व्यक्ति की शोर सहने की क्षमता (Individual Susceptibility) अलग-अलग होती है, इसलिए हियरिंग लॉस भी अलग-अलग होता है।
• बुढ़ापे में भी सुनने की क्षमता में कमी आ सकती है, इसलिए बहरेपन (Deafness) के असली कारण को पहचानना बहुत ज़रूरी है।

19.2 कान पर शोर का असर (Effects of Noise on Auditory System)2

🔊 हियरिंग लॉस के दो प्रकार

• 1. Acoustic Trauma (एकॉस्टिक ट्रॉमा): यह कान को अचानक (Instantaneous) नुकसान पहुँचाता है — जैसे किसी विस्फोट (Explosion) में अचानक तेज़ आवाज़ की लहर आने से। इसमें कान के बीच के ossicles (हड्डियाँ) खिसक सकते हैं या टूट सकते हैं।
• 2. Noise Induced Hearing Loss (शोर से होने वाला हियरिंग लॉस): यह लंबे समय तक तेज़ आवाज़ के संपर्क में रहने से होता है। इसकी गंभीरता आवाज़ की तीव्रता (Intensity), फ्रीक्वेंसी और कितनी देर तक शोर लगा — इस पर निर्भर करती है।
• यह असर धीरे-धीरे होता है, और आमतौर पर दर्द महसूस नहीं होता — इसीलिए इसे 'ट्रीचरस' (धोखेबाज़) कहा गया है, क्योंकि हियरिंग लॉस के बारे में तभी पता चलता है जब स्थायी नुकसान हो चुका होता है।

⏱️ Temporary और Permanent Threshold Shift

• Temporary Threshold Shift (TTS): तेज़ शोर में एक्सपोज़र के बाद कान की सुनने की क्षमता कम हो जाती है, लेकिन अगर दोबारा शोर न हो, तो यह 1 से 24 घंटे में सुधर जाती है।
• अगर एक्सपोज़र बार-बार हो, और रिकवरी का पूरा समय न मिले, तो धीरे-धीरे यह Permanent Threshold Shift (PTS) में बदल जाता है — यानी स्थायी हियरिंग लॉस, जिसे ठीक नहीं किया जा सकता।
• PTS, कान की अंदरूनी सेंसरी हेयर सेल्स को नुकसान होने की वजह से होता है।

👂 कान की बनावट (Ear Anatomy)

• कान के तीन मुख्य हिस्से/पुर्जे — Malleus, Incus, Stapes (इन्हें ossicles कहते हैं) — जो Tympanic Membrane (कान का पर्दा) से जुड़े होते हैं।
• इसके अलावा — Cochlea, Eustachian Tube, Semicircular Canals और Auditory Nerve — ये सभी सुनने की प्रक्रिया में भाग लेते हैं।
• हियरिंग इम्पेयरमेंट (सुनने की क्षमता में कमी) सबसे ज़्यादा 4,000 Hz की फ्रीक्वेंसी पर होती है, क्योंकि यहीं cochlea के हेयर सेल्स सबसे ज़्यादा प्रभावित होते हैं।

🧠 अन्य असर

• शोर के मनोवैज्ञानिक (Psychological) असर भी होते हैं — यह सुनने की तीव्रता में कमी की तरह नहीं है, बल्कि आवाज़ की स्पष्टता (Clarity) में कमी लाता है।
• बहुत तेज़ शोर या गोलीबारी जैसी अचानक तेज़ आवाज़ों से भी हियरिंग को नुकसान होने की रिपोर्ट्स मिली हैं।

19.3 इलेक्ट्रिकल नॉइज़ और इंटरफेरेंस (Electrical Noise and Interferences)3

• Electrical Noise एक ऐसा गड़बड़ करने वाला सिग्नल होता है, जो इलेक्ट्रॉनिक मापन/सिग्नल में रुकावट डालता है या उसे प्रभावित करता है।
• यह noise, static relays की सही कार्यप्रणाली और भरोसेमंदी (Reliability) को भी प्रभावित कर सकता है।
• Static devices के डिज़ाइन में noise और transient over-voltages पर खास ध्यान देना ज़रूरी है।

📉 मापन में गड़बड़ी दो तरह की होती है

• (i) माप में त्रुटि (Error): निम्न कारणों से होती है —

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन/तरंगें (जैसे सोलर, रेडियो वेव्स) लाइटनिंग और स्विचिंग सर्ज फिक्स्ड वायर के इंपरफेक्ट कनेक्शन वर्किंग ज्वाइंट्स का घिसना/खराब होना तापमान/नमी से डिवाइस नॉइज़ कैपेसिटिव व इंडक्टिव कपलिंग

• (ii) Maloperation (गलत ऑपरेशन): लाइटनिंग/स्विचिंग सर्ज से minute sparking (छोटी चिंगारी) होती है, जो उपकरण की कनेक्शन को प्रभावित करती है।
• पास-पास लगे conductor, ground और chassis आपस में coupled (जुड़े हुए) होते हैं, भले ही सीधे कनेक्ट न हों — इससे current change होने पर पास वाले conductor में voltage change होता है।
• हर कंडक्टर का इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड होता है, और current में अचानक बदलाव पास के कंडक्टर में voltage spike पैदा करता है।
• Every conductor में resistance भी होता है, इसलिए parallel conductor में current change से voltage drop होता है।

19.4 ऑडिबल नॉइज़ AN (Audible Noise)4

• अच्छे मौसम (Fair Weather) में और conductors के आदर्श सतह (Ideal Surface) की डिज़ाइन शर्तों के तहत, कोरोना (Corona) और ऑडिबल नॉइज़ (AN) नगण्य (Negligible) होता है।
• लेकिन खराब मौसम (Bad Weather) में — कोरोना और AN दोनों बढ़ जाते हैं, जिससे एक अप्रिय (Unpleasant) मनोवैज्ञानिक असर पड़ता है।
• 500 kV और उससे ऊपर की लाइनों में ऑडिबल नॉइज़ एक बड़ी समस्या बन जाता है, इसलिए लाइनों को इस तरह डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि ROW (Right of Way) के किनारे पर AN 52.5 dB(A) से नीचे रहे।
• नॉइज़ का स्तर subjective (व्यक्तिगत अनुभव पर आधारित) है, यानी हर व्यक्ति के लिए अलग महसूस होता है। बैकग्राउंड नॉइज़ ज़्यादा होने पर ज़्यादा AN भी सहनीय (Tolerable) लगता है।
• चूँकि आवाज़/शोर की प्रकृति व्यक्तिनिष्ठ (Subjective) है, कोई एक सटीक फॉर्मूला उपलब्ध नहीं है — प्रोटोटाइप लाइनों पर experiment करके ही ग्राफ और स्पेक्ट्रम के रूप में empirical (अनुभवजन्य) relationships निकाली गई हैं।
• AC लाइन में AN का Frequency Spectrum एक ऊँची-नीची (Fluctuating) रेखा होता है, जबकि DC लाइन में यह लगभग एक smooth घटती हुई (Descending) रेखा होती है — यानी DC लाइन का noise ज़्यादा एकसमान (uniform) होता है।

19.5 एकॉस्टिक्स — शब्द और परिभाषाएँ (Terms and Definitions)5

• Amplitude (एम्प्लीट्यूड): साइनसॉइडल वेव की पीक (चरम) वैल्यू।
• Bel: दो शक्तियों (Powers) के relative magnitude को व्यक्त करने की एक dimensionless यूनिट, जो 2 powers के अनुपात के लॉगरिथम को base 10 पर लेकर बनती है।
• Decibel (dB): बेल (Bel) की लंबाई (यूनिट) का 1/10वाँ हिस्सा।
• Frequency: प्रति सेकंड होने वाले साइकिल्स की संख्या, इकाई Hz है।
• Level: किसी क्वांटिटी की रेफरेंस क्वांटिटी से तुलना, decibel में expressed अनुपात।
• Pure Tone: एक ऐसी ध्वनि जिसमें साउंड प्रेशर एक टोन में साइनसॉइडली (sinusoidally) बदलता है।
• Radiation Pressure of Sound Wave: प्रचार दिशा (Direction of Propagation) की ओर लंबवत यूनिडायरेक्शनल थ्रस्ट, जो एक यूनिट एरिया पर पड़ता है।
• Sone: लाउडनेस मापने की एक यूनिट, जो proportional to loudness स्केल पर डिज़ाइन की गई है।
• Sound: मैकेनिकल डिस्टर्बेंस, जो किसी इलास्टिक माध्यम (Elastic Medium) में फैलती है और कानों में सुनने की संवेदना पैदा करने में सक्षम होती है।
• Ultrasonic: कानों की सुनने की क्षमता से ऊपर की फ्रीक्वेंसी वाली आवाज़ की गड़बड़ी।
• Infrasonic: कानों की सुनने की क्षमता से कम फ्रीक्वेंसी वाली आवाज़ की गड़बड़ी।
• Intensity of Sound (I): किसी बिंदु पर, प्रगतिशील साउंड वेव (Progressive Sound Wave) की दिशा के लंबवत, प्रति यूनिट एरिया से गुज़रने वाला mean rate of flow of sound energy।
• Noise: ऐसी आवाज़, जो सुनने वाले (Listener) के लिए अवांछित (Undesirable) है। Audible Noise की फ्रीक्वेंसी रेंज लगभग 20 Hz से 20 kHz होती है।
• Loudness: यह सुनने वाले पर आवाज़ की तीव्रता का प्रभाव/इंप्रेशन है।
• Sound Pressure: किसी बिंदु पर, sound field में instantaneous value expressed होती है — यूनिट N/m²।

📌 ध्यान दें: CGS और MKS दोनों systems physics और इंडस्ट्रियल एकॉस्टिक्स में सामान्यतः इस्तेमाल होते हैं। जैसे — Sound Pressure की यूनिट CGS में dyne/cm² और MKS में N/m² होती है।

19.6 साउंड के फंडामेंटल्स (Fundamentals of Sound)6

• साउंड वेव्स लॉन्गिट्यूडिनल (Longitudinal) प्रेशर वेव्स होती हैं, जो एनर्जी को source से listener के कानों तक elastic माध्यम (हवा, पानी, ठोस पदार्थ) से गुज़ार कर पहुँचाती हैं।
• वेव अपने आगे और पीछे की rare-fraction (rarefaction) के ज़रिए alternate compressions से सफर करती है।

🌡️ तापमान का हवा में साउंड की गति पर असर

• 0°C पर हवा में 1 Atm प्रेशर पर, आवाज़ की गति C = 331 m/sec होती है।
• तापमान हर 0.6°C बढ़ने पर, गति लगभग 0.6 m/s बढ़ जाती है।

C₁/C₂ = √(T₁/T₂)   (जहाँ T absolute temperature है)

📏 दूरी के साथ Intensity में गिरावट

• जब साउंड वेव्स space में uniform तरीके से फैलती हैं, तो उनकी intensity दूरी के वर्ग (Distance Square) के व्युत्क्रम अनुपात में घटती है।

I₂/I₁ = D₁² / D₂²

🎧 सुनने की सीमा (Range of Sound Waves)

• मानव कान 20 Hz से 20,000 Hz तक की फ्रीक्वेंसी की आवाज़ें सुन सकता है।
• 20 Hz से कम फ्रीक्वेंसी वाली वेव्स को Infrasonic Waves कहा जाता है, और 20,000 Hz से ऊपर वाली को Ultrasonic Waves कहा जाता है।

💪 इंटेंसिटी ऑफ साउंड (Intensity)

• साउंड वेव, propagation की direction में medium के ज़रिए power carry करती है। propagation की दिशा के लंबवत यूनिट एरिया से गुज़रने वाली power per unit area को Intensity of Sound कहते हैं।

I = ΔE / (ΔA × Δt)   Watts/m²

I = 2π²f² p C a₀²   watts/m²

यहाँ f = फ्रीक्वेंसी (Hz), p = density (kg/m³), C = साउंड की स्पीड (m/s), a₀ = एम्प्लीट्यूड (m)

👂 Loudness

• हालाँकि साउंड वेव की perception लीनियर (Linear) नहीं होती। कान higher intensity को lower intensity की तुलना में लाउडर perceive करते हैं, इसलिए loudness को logarithmic (लॉगरिथमिक) स्केल में terms of loudness expressed किया जाता है।
• Intensity और loudness के बीच का सटीक संबंध (Exact Relationship) बहुत जटिल है और व्यक्ति के अनुसार बदलता रहता है।

19.7 ऑडिबल नॉइज़ की माप (Measurement of Audible Noise)7

• Sound Level Meter में मापन की प्रक्रिया, इंसान के कानों की response (प्रतिक्रिया) को objectively व्यक्त करती है।
• इंसानों की sensitivity, sound frequency के हिसाब से अलग-अलग होती है, इसलिए sound measurement को weighted किया जाता है।

⚖️ Weighting Curves (A, B, C)

• German DIN standard के अनुसार 3 weighting curves इस्तेमाल होते हैं — A, B, C।
• A-weighting curve सबसे ज़्यादा इस्तेमाल होता है, sound level को A-weighting पर मापने पर उसे dB(A) लिखा जाता है (जैसे — 55 dB(A))।
• A-curve, 10 Hz से 1000 Hz की रेंज में तेज़ी से बदलता है और 1000 Hz से 5000 Hz के बीच थोड़ा गिरता है, फिर लगभग 1000 Hz पर फ्लैट रहता है।

📈 Loudness

• Loudness को Phon Scale (ISO recommended) पर एक logarithmic level scale से मापा जाता है, जबकि Sone Scale perceptible sound को सही तरीके से नहीं दर्शाता।
• Sound Level Meter में एक microphone, amplifier और indicating meter होते हैं जो 20 Hz से 20,000 Hz की रेंज में single weighting network से measurement करते हैं।
• Octave Band Analyser में electronic filters की एक series होती है, जो हर octave को अलग-अलग switch करके पास कराती है, ताकि noise की frequency characteristics पता चल सकें।
• Dosimeters छोटे-छोटे sound pressure instruments हैं जो predetermined level और exposure time को record करते हैं।

19.8 SPL का दूरी के साथ घटना (Attenuation of SPL with Distance)8

• Sound Pressure Levels (SPL) यूनिट dB(A) में expressed किया जाता है।
• Audible noise, source से दूरी बढ़ने पर घटता (Attenuate) जाता है।
• सामान्यतः, sound level दूरी दोगुनी होने पर लगभग 6 dB(A) घट जाता है।

SPL(D₂) = SPL(D₁) − 20 log₁₀(D₂/D₁)

• अलग-अलग sources से आने वाली sound levels को algebraic sum के ज़रिए जोड़ा जाता है।
• Complaints (शिकायतें), AN के background noise पर निर्भर करती हैं। बारिश के दौरान बारिश की आवाज़ का 'masking effect' (ढकने का असर) होता है, इसलिए ट्रांसमिशन लाइन से AN ज़्यादा होने पर भी शिकायतें कम होती हैं।
• Low AN (50-55 dB(A)) → No Complaints; Moderate AN (55-60 dB(A)) → A Few Complaints; High AN (60-65 dB(A)) → Many Complaints।

19.9 मैग्नेटोस्ट्रिक्शन और शोर (Magnetostriction and Noise)9

• जब मैग्नेटिक मटीरियल को मैग्नेटाइज़ेशन (Magnetisation) के दौरान लंबाई और संकुचन में बदलाव आता है, तो इसे Magnetostriction कहते हैं — यह फेनोमेनन transformer में होता है।
• यह लंबाई में बदलाव peak flux density 1.6 Wb/m² पर लगभग 6×10⁻⁶ mm/mm के order में होता है।
• यह बदलाव फ्लक्स के साथ directly proportional नहीं होता, बल्कि generally follows the flux but not directly proportional।
• Demagnetisation पर, magnetisation के दौरान की तुलना में, silicon content flux density बढ़ने पर magnetostriction को कम करता है, लेकिन इससे lamination brittle और hard हो जाती है।
• Magnetostriction, lamination की inherent property है और यह निम्न पर निर्भर करती है — Flux Density, Frequency of Flux, Tightness of Clamping, Material of Laminations, Size/Gauge of Laminations, Construction of Tank & Damping of Vibrations।
• Longitudinal vibrations प्राकृतिक रूप से magnetostriction के कारण होती हैं। Clamping की laminations, इन vibrations को transfer करने का काम करती है।
• Vibration transfer frequency 100 Hz या ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी की दो गुना होती है। Noise level 0 से 30 dB की रेंज में होता है।

🔧 Vibration कम करने के तरीके

• 1. Core Plate Vibration को रोकना: कम flux densities इस्तेमाल करना, clamping plates और bolts में clamping की uniformity बनाए रखना।
• 2. Noise Insulation: Transformer और surrounding air के बीच एक suitable barrier, जैसे कि wall।
• 3. Tank की Vibrations कम करना: Tank wall के suitable design से।
• 4. Core Design: Peak flux density को suitable core flux distribution से कम करना।

19.10–19.13 सबस्टेशन व ROW पर AN की स्वीकार्य सीमा10

🏭 सबस्टेशन में AN की सीमा (19.10)

• सबस्टेशन के आस-पास लगातार continuous noise रहता है, जो पावर कंपनियों और government authorities की चिंता का विषय है।
• कुछ देशों में लाइनों के आस-पास audible noise की स्वीकृत लिमिट पहले से तय (stipulated) की गई है।
• USA में 400 kV substation से — No Complaints: 52 dB(A) से कम; A Few Complaints: 53-59 dB(A); Many Complaints: 60 dB और ऊपर।

⚡ सबस्टेशन में Audible Noise के कारण (19.11)

Conductor surface पर corona inception level से ऊपर surface voltage gradient Sparking — Insulators, Hardware, Gaps में Conductors में EM force से Vibrations Transformers/Reactors में Magnetostriction से Noise Coolers में air flow से Noise Mechanical Auxiliaries/Compressors से Noise Cooling Tower में Noise

📏 ट्रांसमिशन लाइन से AN (19.12)

• ट्रांसमिशन लाइनों और electrical substations में AN, ऊपर बताए गए कारणों से पैदा होता है।
• Table 19.4 में विभिन्न उपकरणों जैसे — 150 MVA power transformer, 400 kV reactor, cooling towers, capacitor bank, pump set के reference AN values और distances दी गई हैं।

🚧 AN की सीमा (19.13)

• अच्छे मौसम (Fair Weather) में AN generally negligible होता है, लेकिन खराब मौसम में यह बढ़ता है।
• 53 dB(A) से ऊपर AN — unpleasant psychological effect पैदा करने लगता है। यह समस्या पहली बार 1950 के दशक की शुरुआत में 500 kV लाइनों में देखी गई थी।
• EHV-AC और HVDC लाइनों को इस तरह डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि AN level, ROW के किनारे पर लगभग 52.5 dB(A) से ज़्यादा न हो।
• बंडल्ड conductors के साथ well-designed lines का AN level, fair weather में 50 dB(A) से कम होता है।
• रेनी वेदर (Rainy Weather) में AN बढ़ता है — पानी की बूँदें conductor पर टकराने और चिपकने से streamer/pulse बनता है, जिससे pressure wave में oscillatory movement और spluttering noise होती है।
• AN, rain की intensity में बढ़ने पर बढ़ता है और higher electrical voltage gradients के use को सीमित करता है।

19.14–19.19 ट्रांसमिशन लाइन डिज़ाइन और AN कैलकुलेशन11

🏗️ AN के आधार पर लाइन डिज़ाइन (19.14)

• Overhead transmission lines का डिज़ाइन — corona loss, AN, RI (Radio Interference), TVI (TV Interference) और ground level पर electric field intensity की permissible values से प्रभावित होता है।
• AN, निम्न factors का फंक्शन होता है — Surface voltage gradient (Eₐ), Number of subconductors in bundle (n), Diameter of subconductor (d), Intensity of rain, Distance between conductor and listener (D)
• AN को Empirical Formula के आधार पर estimate किया जाता है, कोई exact formula उपलब्ध नहीं है। नई डिज़ाइन के लिए प्रोटोटाइप लाइन पर severe rain conditions में AN tests किए जाते हैं।
• ROW के किनारे 52.5 dB(A) से 55 dB(A) तक का AN level, satisfactory design criteria माना गया है।

📋 AN डिज़ाइन का मूल्यांकन करने के स्टेप्स (19.15)

• 1. Acceptable corona level और पहले के अनुभव के आधार पर Preliminary designs पूरी की जाती हैं।
• 2. Phase/pole conductors की संख्या (p), subconductors की संख्या (n), diameter (d), electric field intensity (E) और edge of ROW से distance (D_n) जैसे parameters नोट किए जाते हैं।
• 3. Empirical formula से हर phase conductor का AN level निकाला जाता है (L₅ और L₅₀ rain conditions के लिए)।
• 4. सभी AN values को जोड़कर, ROW के किनारे पर total Sound Level (SL) निकाला जाता है।
• 5. अगर SL, 52.5 dB(A) [या 55 dB(A)] से ज़्यादा है, तो design parameters को modify किया जाता है।

☔ L₅-rain और L₅₀-rain Level (19.15)

• L₅-rain Level: साल भर की सभी बारिशों में से 50% समय जिस AN level को पार किया जाता है — यह heavy rain के दौरान high AN level को दर्शाता है।
• L₅₀-rain Level: यह lesser intensity rain से जुड़ा level है और आमतौर पर wet conductor noise के बराबर होता है।

🌙 दिन और रात का AN Equivalent (19.16)

• रात के समय ambient noise level, दिन की तुलना में कम होता है, इसलिए रात के लिए 10 dB(A) की estimated allowance calculations में जोड़ी जाती है।
• Day-time background noise: Rural Areas 20-30 dB(A), City Areas 25-40 dB(A), Industrial Area 35-45 dB(A), Near Highways/Airport 40-50 dB(A)।

🧮 AN के Estimation की Calculations (19.17)

• AN और SL calculations के लिए A-weighted sound levels [dB(A)] का उपयोग किया जाता है।
• Rain condition: L₅-rain और L₅₀-rain दोनों को consider किया जाता है (2 से 6 conductors की range के लिए)।
• Application: 230 kV से 1500 kV वोल्टेज (AC और DC) के लिए फॉर्मूला लागू होता है।
• AN का formula surface voltage gradient (E_am), bundle diameter (d), और distance (D) पर आधारित है।

📢 HVDC लाइनों से Audible Noise (19.19)

• HVDC लाइनों में corona losses और AN — AC lines से अलग pattern फॉलो करते हैं, क्योंकि positive और negative pole conductor अलग तरीके से behave करते हैं।
• Positive conductor की surface पर charges, negative conductor की तरफ तेज़ी से move करते हैं।
• HVDC AN formula में n (subconductors), d (diameter), E (surface gradient), और B (bundle diameter) जैसे variables शामिल होते हैं।
• HVDC lines में alternate movement of charged particles नहीं होता, इसलिए सिर्फ broadband audible noise component होता है। Bad weather में भी AN लगभग fair weather जैसा ही रहता है।

19.20–19.23 हियरिंग डैमेज क्राइटेरिया और नॉइज़ कंट्रोल12

🩺 हियरिंग डैमेज के लिए Criteria (19.20)

• Noise regulations, USA में OSHA (Occupational Safety and Health Act), EPA (Environmental Protection Agency) और DOT (Department of Transportation) द्वारा administer किए जाते हैं।
• Exposure के time और sound intensity को ratio में express करना उपयोगी है।

Duration/Day (Hours)	Sound Level, dBA
8	90
6	92
4	95
3	97
2	100
1½	102
1	105
½	110
¼ या कम	115

🎙️ Sound Pressure Level और Personal Protection Devices (19.21)

• Sound Pressure Level को decibel (dB) में मापा जाता है — sound level meter, frequency analyser, noise dosimeter जैसे उपकरणों की मदद से।
• Sound Level Meter में एक microphone, amplifier और indicating meter होता है, जो 20 Hz से 20,000 Hz की range में single weighting network से नॉइज़ को respond करता है।
• Octave Band Analyser में electronic filters की series होती है, जो selected octaves की frequency characteristics को learn करने के लिए switch किए जा सकते हैं।
• Dosimeters छोटे instruments हैं जो predetermined level और exposure time को record करते हैं।

🛠️ नॉइज़ का कंट्रोल (19.22)

• Noise की समस्या को सिर्फ हर आवाज़ को कम करने से नहीं देखा जा सकता, बल्कि उसे hazard जहाँ मौजूद है वहाँ minimum level पर नियंत्रित करने का लक्ष्य होना चाहिए।
• Noise problem control का दायरा तीन components में बाँटा जाता है — (1) Source of Noise, (2) Individual(s) Exposed, (3) Preferred Control Route(s) traveled by the sound। जहाँ तक संभव हो, worker के व्यक्तिगत exposure को reduce करने के बजाय पहले दो component को नियंत्रित करना पसंद किया जाता है।

🧱 नॉइज़ अबेटमेंट (19.23)

• (1) Zoning: ज़्यादा noisy zones को एक साथ industrial complex बनाकर एक जगह रखा जा सकता है।
• (2) Land Scape: Green belts, tall leafy trees, arboriculture से एक अच्छा respite (राहत) मिल सकता है। ऐसे इलाकों में commercial vehicles के आने-जाने पर रोक लगाई जा सकती है।
• (3) Legislation: Horns के इस्तेमाल पर प्रतिबंध कुछ इलाकों में लगाया जा सकता है।
• Noise Abatement, Enclosures (Machines को enclose करना, हुड्स आदि), Barriers (functional sound absorbers) और Sound Absorbers (mineral wool, glass wool, foamed boards, cork, felt, rubber tyre lining) के use से प्रभावी तरीके से किया जा सकता है।
• Trolleys, vehicles और wheel barrows को resilient materials से fit करके भी noise को curtail (कम) किया जा सकता है।
• Administrative controls से conventional sound level meter के साथ periodic assessment (मूल्यांकन) किया जाना चाहिए।

19.24–19.25 वाइब्रेशन — परिचय व कारण13

🌀 Vibration क्या है (19.24)

• Vibration, noise के साथ closely जुड़ी हुई एक और potential occupational health hazard है।
• Workers तब contact में आते हैं जब वे intense, forceful physical vibrations वाली vibrating vehicles में बैठते हैं, vibrating tools और machinery के साथ काम करते हैं, या vibrating platforms/standing surfaces पर खड़े होते हैं।
• Oscillatory motion physical contact से होती है और यह random, periodic या steady-state, transient और continuous, या extremely complex हो सकती है।
• Periodic vibration को simple harmonic motion कहा जाता है, इसे तीन तरह से characterized किया जाता है — (1) Displacement, (2) Velocity, (3) Acceleration या rate of change of velocity।
• Physiological effects जिनसे body respond करता है, वे complex हैं और measure करना मुश्किल है — जैसे कि oxygen consumption rate, pulmonary ventilation, और cardiac output में slight acceleration जैसे physiological effects।

🔌 Grounding और Shielding (19.24)

• Grounding: Circuit को earth से एक conducting path से जोड़ना।
• Equipment Grounding: Non-current carrying conductor को earth से जोड़ना।
• Chassis Grounding: Chassis को reference earth के रूप में इस्तेमाल किया जाता है।
• Floating Ground: एक reference ground जो earthed नहीं होता।
• Signal Ground: Circuit के अंदर एक point जिससे सभी signals refer किए जाते हैं।
• Shielding: Conductors या apparatus को enclosures से बंद करना, जिससे circuit और बाहरी space के बीच capacitance कम हो।

📐 कंडक्टर वाइब्रेशन को प्रभावित करने वाले फैक्टर्स (19.25)

• Transmission line conductor, string insulators से हर टावर पर support होता है और यह intermittent transverse wind flow के अधीन एक natural tendency of mechanical vibrations रखता है।
• Wind flow के कारण conductor में mechanical vibrations induce होती हैं, जिसकी amplitude और modes (oscillations), विभिन्न frequencies की हो सकती हैं।
• Factors: 1. Conductor Span, 2. Conductor Tension, 3. Bundle Configuration, 4. Spacer Configuration and Spacing, 5. Type and Configuration of Supporting Clamps, 6. Type of Vibration Dampers and their Location, 7. Vibration Dampers.
• Ground wires में भी mechanical vibrations occur होती हैं और इन्हें छह प्रकारों में classify किया गया है — Aeolian vibrations, Swinging by wind, Galloping (Dancing), Ice loading और shedding, Sub-conductor vibration, Corona vibrations।

19.26 एओलियन वाइब्रेशन (Aeolian Vibrations — Wind Induced)14

• Frequency Range: 8 से 40 Hz, amplitude 3 cm से कम (single conductors के लिए, bundle के लिए और कम)।
• ये vibrations 2 से 40 km/hr wind speed पर generate होती हैं और 25 km/hr से ऊपर wind speed पर कम हो जाती हैं।

f_a = 2 (V_p/d_c) × 10³

V_p = हवा की perpendicular velocity (km/hr), d_c = conductor का व्यास (mm)

💨 कारण और असर

• Aeolian vibration, laminar air flow over cylindrical shaped conductors से होता है — इसे 'Von Karman Vortices' कहा जाता है।
• ये vortices laminar flow में 2 से 40 km/hr wind speed पर predominant होती हैं और cylindrical objects (flag posts, lamp posts आदि) में भी humming sound पैदा करती हैं।
• अगर detachment/शेडिंग की mechanical frequency, conductor span की natural frequency से मेल खाए (Resonant Condition), तो strands में breaking हो सकती है।
• Aeolian vibrations भी metallurgical fatigue का कारण बनती हैं, जिससे aluminium strands में conductor failure हो सकता है — खासकर suspension points पर।

🛡️ रोकथाम (Prevention)

• Conductor configuration ऐसे design करनी चाहिए कि यह discontinuities पर हवा को reflect करे।
• Spacers, clamps जैसी fittings लगाई जाती हैं जो conductor के साथ travel करने वाली vibrations को रोक सकें।

🌉 Stock-bridge Type Vibration Dampers

• Aeolian vibration को damp करने के लिए sub-conductor spacers हर सब-कंडक्टर से insulator support और दोनों ओर एक distance पर attached होते हैं।
• Vibration dampers, sub-conductors की spacers से distance पर damping absorb करते हैं और energy को detune करते हैं।
• Flexible sub-conductor spacers जो horizontal configuration के साथ होते हैं, उन्हें Spacer-Dampers कहते हैं।

19.27 गैलपिंग या डांसिंग (Galloping or Dancing)15

• Galloping का मतलब है — पूरे conductor span का large amplitude वाला vibration, जो order of 2 metre span तक पहुँच सकता है।
• यह मुख्य रूप से flat geographical areas में और near freezing temperatures के snow-fall conditions में होता है।
• Icing conditions Northern India के कुछ हिस्सों में occur होती हैं, लेकिन larger conductor diameters (35 mm तक) वाले conductors में यह rest of India में नहीं होता।
• Galloping, specific conditions of wind (light drift of wind, particularly where land slope और wind travels along the land slope) के कारण aerodynamic instability से होता है।
• जब ice-coated conductor पर wind, direction of line conductor पर right angles से act करती है, तो line conductor में vibrations initiate होती हैं और यह considerable longitudinal slope लेता है।

🌀 Galloping के तीन मोड

• (a) 1-Loop Galloping — पूरे span में एक ही loop।
• (b) 2-Loop Galloping — Nodes at ½ span, centre span node होता है।
• (c) 3-Loop Galloping — Nodes 1/3 और 2/3 span पर होते हैं।

A = Amplitude of Motion, l = Static Position of Conductor

⚠️ खतरे और उपाय

• Galloping से conductor-earth wire clashing का खतरा रहता है, और यह arcing के साथ entangled हो सकता है, जिससे conductor clashing के दौरान violent और dangerous परिणाम हो सकते हैं।
• Suspension insulators को tie-galloping conductor loop off किया जाना चाहिए ताकि clashing को रोका जा सके, इस case में insulator support पर विचार किया जाना चाहिए।
• Dancing (galloping) rare है, लेकिन जब यह होता है, तो कोई 100% remedy नहीं है। Overhead earth wires की height configuration को cold area में conductor clashing के खतरे को ध्यान में रखते हुए select किया जाना चाहिए।

19.28 सबकंडक्टर वाइब्रेशन (Wake Induced Vibrators)16

• Bundled conductor configuration में, wind एक side (windward) से दूसरे side (leeward) की तरफ flow करती है।
• Windward subconductor को हवा splash करती है, और यह leeward subconductor पर pits के रास्ते पानी की तरह गिरती है — Subconductors, इस wake zone में splashed wind की side में होते हैं।
• Air pressure में difference, windward और leeward subconductors के top और bottom surfaces के बीच होता है, और अलग-अलग air speed भी subjected conductor को अलग तरह से प्रभावित करती है।
• ये wake induced subconductor vibrations, low frequency वाली होती हैं (2 से 4 Hz), जो Aeolian vibrations (8-40 Hz) की तुलना में बहुत कम है, और amplitude भी बड़ी होती है।
• Sub-conductor vibrations को कम करने के लिए spacers इस्तेमाल किए जाते हैं जो sub-conductor spacing को maintain करते हैं।
• Spacer clampers जो particularly reducing sub-conductor vibrations के लिए इस्तेमाल किए जाते हैं, उन्हें Spacer-Dampers कहा जाता है, जिनमें resilient dampers होते हैं।
• Subconductor bundle में, spacing को uniformised करना और dampening वाइब्रेशन को दूर far apart रखना ज़रूरी है, ताकि wind splashing का minimum effect रहे।

19.29 कोरोना वाइब्रेशन (Corona Vibrations)17

• Corona vibrations, कम amplitude (2 से 5 cm) की होती हैं, और conductor के बॉटम पर सिर्फ rare occurrences (दुर्लभ घटनाएँ) में होती हैं, आमतौर पर wet weather में conductor की surface पर water drops के दौरान।
• ये major problem नहीं मानी जातीं।
• Electrostatic field gradient, conductor की बॉटम सतह से पानी की बूँदों को expulsion (बाहर निकालना) करता है, जिससे conductor को up-ward thrust मिलती है।
• कुछ centimeter (2-5 cm) की vibration, generally conductor के किसी भी point पर serious consequences का कारण नहीं बनती।
• HV और EHV levels पर conductor design corona level को ध्यान में रखते हुए किया जाता है, जिससे यह corona vibration problem भी कम हो जाती है।

19.30 वाइब्रेशन डैम्पर्स (Vibration Dampers)18

• Conductors की vibrations, amplitude को fitting damping vibrations से कम किया जा सकता है — Aeolian vibrations के amplitude कम हों तो conductors पर damping कम होगी।
• Dampers, vibration की wave में energy को absorb करके एक single concentrated mass point पर देते हैं, जो conductor के vibration को कम करता है।
• Small conductors के distribution line में, simple form के dampers, insulator supports के दोनों ओर लगभग 5 meter length पर provide किए जाते हैं।
• For EHV-AC और HVDC conductors: Vibration dampers, जिन्हें Stockbridge damper कहते हैं, इस्तेमाल होते हैं — ये heavy होते हैं (5-15 kg each)। दो weights insulator support के दोनों side पर joined together होती हैं flexible steel या aluminium cable से।
• Clamp, line conductor पर fit किया जाता है — insulator support से 2 से 5 meters की distance पर।
• Weight का range 3 से 5 kg होता है, damper की overall length 30 से 65 cm, diameter of weights 3 से 5 cm।
• ACSR conductors बेहतर damping effect provide करते हैं। Choice, conductor diameter और span पर निर्भर करती है।
• Small distribution lines के लिए wires का form/twisted form, conductor के around 5 meters की length पर लगाया जाता है — insulator supports से दोनों side पर।

19.31–19.33 ऑडियोमेट्रिक टेस्टिंग व हियरिंग प्रोटेक्टर्स19

🎧 ऑडियोमेट्रिक टेस्टिंग (19.31)

• इसमें Baseline Audiograms (शुरुआती), Annual Audiograms (सालाना), Training और Follow-up Producers शामिल हैं।
• Baseline audiograms, employee के first exposure के छह महीने के अंदर पूरे किए जाने चाहिए। इसके ज़रिए यह पता किया जाता है कि STS (Standard Threshold Shift) हुई है या नहीं।
• STS तब माना जाता है जब average shift 2000, 3000 या 4000 Hz frequencies पर दोनों में से किसी एक कान में 10 dB या ज़्यादा record हो।
• 85 dB action level पर या उसके near exposed कर्मचारियों के लिए हर साल training ज़रूरी है — जिसमें noise के effects, hearing protectors के फायदे और नुकसान, protectors की selection, fitting और care, audiometric testing की प्रक्रिया शामिल हो।

📁 रिकॉर्डकीपिंग (19.32)

• Noise exposure measurement records दो साल तक रखे जाने चाहिए, और audiometric test results worker की पूरी employment duration तक रखे जाने चाहिए।
• इसमें worker का नाम, job classification, latest noise exposure measurement, date, examiner का नाम, calibration की date और background sound pressure levels शामिल होने चाहिए।

🛡️ हियरिंग प्रोटेक्टर्स (19.33)

• Employers की ज़िम्मेदारी है कि —
• (1) Action level या उससे ऊपर exposed सभी workers को hearing protectors उपलब्ध कराएँ।
• (2) ऐसे protectors दें जो everyone के लिए कम से कम 90 dB और significant threshold shift वाले employees के लिए 85 dB तक noise levels कम कर सकें।
• (3) Protectors की लागत खुद वहन करें (pay करें)।
• (4) Employees को suitable types में से choice दें।
• (5) Proper use सुनिश्चित करें।

📝 सारांश (Summary)

शोर (Noise) एक गंभीर पर्यावरणीय और स्वास्थ्य समस्या है, जो कानों को अस्थायी (TTS) या स्थायी (PTS) नुकसान पहुँचा सकती है। ट्रांसमिशन लाइनों (HVDC/EHV-AC) में Audible Noise (AN), Corona और खराब मौसम के कारण बढ़ता है, इसे ROW के किनारे 52.5 dB(A) से कम रखने के लिए empirical formulas से डिज़ाइन किया जाता है। Sound की माप dB(A) में weighting curves और sound level meters से की जाती है। Conductors में Aeolian vibration, Galloping, Subconductor vibration और Corona vibration जैसी समस्याओं को Vibration Dampers, Spacers और सही Design से नियंत्रित किया जाता है। कर्मचारियों की सुनने की क्षमता को Audiometric Testing और Hearing Protectors से सुरक्षित रखा जाता है।

❓ अभ्यास प्रश्न (Practice Questions)

1. वे कौन-से factors हैं, जो hearing loss को निर्धारित करना मुश्किल बनाते हैं, समझाइए।
2. Outdoor और Indoor noise को नियंत्रित करने के तरीके बताइए।
3. Sound Pressure Level और Personal Hearing Protection Devices पर टिप्पणी कीजिए।
4. निम्न पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए: (i) Audiometric Testing (ii) Vibrations (iii) Effects of Noise on Auditory System.
5. ट्रांसमिशन लाइनें Audible Noise कैसे पैदा करती हैं?
6. AN की permissible limits, transmission line की capital cost को कैसे प्रभावित करती हैं?
7. HVDC substations में audible noise के प्रमुख कारण बताइए।
8. एक typical EHV AC या HVDC लाइन के ROW edge पर AN की permissible limits क्या हैं? इन्हें कैसे achieve किया जाता है?
9. Conductor vibration की phenomena समझाइए और remedial effect बताइए।

📘 Notes prepared for easy Hindi-medium exam revision — Chapter 19: Industrial Noise and Noise Control