CC BY
6
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 19. Вып. 4 (101)_
РАЗДЕЛ II ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
УДК 637.116 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10217
ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО РЕГИСТРАТОРА
В.Ф. Вторый, д-р техн. наук; С.В. Вторый, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт- Петербург, Россия
Один из важнейших факторов, влияющих на качество процесса доения, это обеспечение стабильного, соответствующего зоотехническим требованиям, вакуумметрического давления в доильном аппарате. Соблюдение этого условия обеспечивает скорость и полноту выдаивания, снижает риск заболевания коров маститом. Требуемый уровень вакуумметрического давления создается безотказной работой всех узлов и агрегатов доильной установки. Это гарантируется систематическим мониторингом процесса доения с использованием электронных регистраторов параметров, что является целью исследований. В ИАЭП-филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработан цифровой электронный регистратор вакууметрического давления в доильных установках содержащий 2 электронных датчика вакуумметрического давления с индикаторами, установленными на ручке, соединяемой одновременно с краном вакуумной и молочной линий доильной установки, и электронный блок регистрации со съемным носителем информации, что позволяет записывать и обрабатывать на компьютере полученные данные. С использованием регистратора проведены исследования на молочно-товарной ферме с поголовьем 900 молочных коров, доильными установками АДМ-8-200. Результаты исследований в хозяйстве показали, что в процессе доения на отдельных участках вакуумных и молочных линий наблюдается снижение вакуумметрического давления на 3^5 кПа от нормативного. Использование цифрового электронного регистратора при проведении технического обслуживания доильного оборудования позволяет выявить неисправности и своевременно их устранить.
Ключевые слова: корова, доение, доильная установка, техническое состояние, мониторинг.
Для цитирования: Вторый В. Ф., Вторый С.В. Исследования режимов работы доильных установок с использованием цифрового электронного регистратора // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 4 (101). С 106-113.
TESTS OF OPERATING MODES OF MILKING MACHINES USING A DIGITAL
ELECTRONIC RECORDER
V.F. Vtoryi, DSc (Engineering); S.V. Vtoryi, Cand. Sc. (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
One of the most important factors affecting the milking process quality is to provide a stable vacuum-gauge pressure in the milking machine according to the zoo-technical requirements. Compliance with this
106
condition ensures the quick and complete milking and reduces the risk of mastitis in cows. The required level of vacuum-gauge pressure is maintained by the trouble-free operation of all units and assemblies of the milking machine through systematic monitoring of the milking process with electronic data recorders. IEEP-branch of FSAC VIM has designed a digital electronic vacuum-gauge pressure recorder for the milking machines. The recorder has two electronic sensors with indicators mounted on a handle, which is connected with the valve on both vacuum and milk lines of the milking machine, and an electronic registration unit with removable media that allows to record and computerize the received data. The recorder was tested on a dairy farm with 900 cows milked by ADM-8-200 milking machines. The study results on the farm showed that during the milking the vacuum-gauge pressure in certain sections of the vacuum and milk lines decreased by 3 to 5 kPa from the standard. During the maintenance of milking equipment the digital electronic recorder allowed to identify malfunctions and timely eliminate them.
Key words: cow, milking, milking unit, technical state, monitoring.
For citation: Vtoryi V.F., Vtoryi S.V. Tests of operating modes of milking machines using a digital electronic recorder. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 4(101): 106- 113. (In Russian)
Введение
Коровье молоко и производные его переработки являются одними из основных продуктов питания человека. Поэтому эффективное его производство в необходимом количестве и при высоком качестве является важнейшей
народнохозяйственной задачей.
При производстве молока наиболее важным и трудоемким является процесс доения коров. Особая важность этого процесса заключается и в том, что здесь происходит непосредственный контакт животного с машиной посредством доильного аппарата. Но этот процесс при несоблюдении определенных условий может вызывать заболевания молочных коров и в первую очередь маститом.
Установлено, что в молочном скотоводстве до 1/3 коров выбраковывается из-за заболевания маститом [1] и срок использования высокопродуктивных
животных не превышает 2,5 - 3,0 лактации.
Одним из важнейших факторов, влияющих на качество процесса доения, это обеспечение стабильного, соответствующего зоотехническим требованиям, вакуумметрического давления в доильном аппарате. Соблюдение этого условия
минимизирует нагрузку на соски вымени, увеличивает скорость и полноту выдаивания, снижает риск заболевания животных. [2].
Большое влияние на качество молока определяемое, в т. ч. содержанием соматических клеток оказывает технология обслуживания коров, включающая и процесс доения [3]. В настоящее время в РФ в связи с массовым применением привязной технологии содержания коров, преимущественно доение производится в стойлах со сбором молока в переносные ведра (более 45%) или в молокопровод 42-45% и только в 8-10% случаев доение происходит в доильных залах. [4]. Происходит интенсификация производства молока за счет увеличения продуктивности коров при снижении поголовья и современные технологии призваны обеспечивать полную реализацию их генетического потенциала. [5].
Основой процесса доения является строгое соблюдение вакуумметрического режима и его стабильности [6,7]. В процессе эксплуатации доильных установок
неисправности возникают в системе вакуумпровода в 12%, молокопровода 25%, вакуумного насоса 21% случаев [8], что отрицательно сказывается на режиме доения.
Развитие и совершенствование системы диагностики при своевременном устранении неисправностей технических систем, в том числе и доильного оборудования, позволит снизить количество отказов в 2,2 - 3,0 раза, трудоемкость их устранения на 25 - 30 %, увеличить надой молока от коровы на 15 - 18 %
[9].
Цель исследований это разработка цифрового электронного регистратора режимов работы доильных установок и апробация устройства в хозяйственных условиях.
Материалы и методы
Качество процесса доения зависит от технического состояния всех узлов и агрегатов. При падении производительности вакуумного насоса, более чем на 20% от паспортной, наблюдаются значительные колебания вакуумметрического давления на всех участках доильной установки до 10-18 кПа вместо 0,3-0,4 кПа. Такие нарушения режима доения вызывают торможение процесса молокоотдачи, потерю
продуктивности и жирности молока [10].
Чтобы своевременно выявить сверхнормативные отклонения
вакуумметрического давления в молочных и вакуумных линиях доильных установок, требуется систематический мониторинг процесса доения. Для этого необходима разработка специализированных
современных технических средств регистрации текущих значений
вакуумметрического давления в процессе доения.
Разработано устройство для измерения величины вакуума и проверки герметичности в вакуумных и молочных линиях доильных установок типа АДМ-8А. Устройство состоит из стрелочного вакуумметра, двух кранов, ручки и соединительных элементов, позволяющее одновременную проверку рабочего вакуума и герметичности в линиях доильных
установок без их разборки. Величина вакуума определяется путем открытия поочередно одного из кранов, тем самым обеспечивается соединение вакуумметра с одной из магистралей доильной установки [11]. Основным недостатком этого устройства является отсутствие электронной записи значений вакуумметрического давления, что усложняет обработку и анализ полученных результатов.
В ИАЭП-филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработан цифровой электронный регистратор вакууметрического давления (далее регистратор) в доильных установках типа «Молокопровод» представленный на рисунке 1, который содержит 2 электронных датчика вакуумметрического давления с индикаторами (1), установленными на ручке (2) соединяемой одновременно с краном вакуумной и молочной линий доильной установки. Датчики электрически соединены с блоком регистрации представленном на рисунке 2, имеющим память для записи результатов измерений в табличной форме «Exсel». Питание осуществляется от источника постоянного тока напряжением 12-24 В. [12].
Ручка регистратора фиксируется в кране доильной установки, одновременно соединяя электронные датчики вакууметрического давления с вакуумной и молочной линиями. На табло датчиков появляются текущие значения вакууметрического давления в линиях доильной установки. Одновременно данные поступают в блок регистрации и записываются на съемный носитель, далее переносятся на компьютер для обработки, анализа и формирования отчета.
Рис. 1 Цифровой электронный регистратор
Рис. 2 Электронный блок регистрации
Предлагаемый нами цифровой электронный регистратор и методика контроля технического состояния вакуумно-молочной линии позволяет зафиксировать текущую величину вакуумметрического давления, проанализировать характер, частоту его изменения за весь процесс доения, а результаты представить в графическом или табличном виде для дальнейшего анализа.
С использованием регистратора проведены исследования на молочнотоварной ферме расположенной в Ленинградской области. Поголовье
молочных коров на ферме около 900 голов при средней продуктивности на период исследований 9500 кг молока на корову в год, содержащихся на привязи в 5 коровниках. Доение производится на
доильных установках АДМ-8-200 с водокольцевыми вакуумными насосами (рис.3) и доильными аппаратами с пневматическими пульсаторами попарного доения L02 (рисунок 4). Доильные установки оснащены системой промывки, сбора и хранения молока. Ежедневное техническое обслуживание и текущий ремонт доильных установок осуществляется инженерной службой хозяйства и слесарями фермы.
Рис. 3 Вакуумные насосы
Рис. 4 Доильные аппараты
Методикой проведения исследований предусматриваются измерения
регистратором вакуумметрического
давления в 8-ми точках каждой из двух вакуумно-молочных линий доильной установки (рис. 5) с записью и дальнейшим анализом и построением графиков уровня вакуума.
7 S 1 Линия 2 2
6 5 4 3
7 8 ^ Линия L -
1 J Молочная.
Рис. 5 Общая схема мониторинга доильных установок фермы.
1-8 точки подключения регистратора
Результаты и обсуждение
В соответствии со схемой (рис. 5) произведены измерения рабочего (в процессе дойки) вакуумметрического давления в вакуумных и молочных линиях доильных установок. На рисунках 6 и 7 представлены уровни вакуумметрического давления в линиях №1 и №2 доильной установки коровника №1, зафиксированные в 8-ми точках.
Рабочее вакуумметрическое давление в линиях №1 и №2 коровника находится на недостаточном уровне. Нижним пределом вакуумметрического давления для обеспечения процесса доения принято считать 36 кПа в данном случае в молочных линиях наблюдается снижение до 38,5 кПа и при малейшем подсосе воздуха в систему (одевание или снятие доильного аппарата) подключенные аппараты спадают с вымени коров, что отмечается обслуживающим персоналом. Очевидно, что низкое вакуумметрическое давление в системе связано в первую очередь с недостаточной производительностью вакуумных насосов. В нормально работающей доильной системе вакуумметрическое давление для АДМ-8 должно поддерживаться на уровне 47±1 кПа (на манометре в вакуумной) постоянно не зависимо от числа доильных аппаратов. Непосредственно на соске коровы вакуумметрическое давление должно быть в пределах 42-45 кПа. Амплитуда изменения
вакуумметрического давления по длине вакуумных и молочных линий составляет от средних значений. В линии №1 в вакуумпроводе 40,7 ±0,5 кПа, в молокопроводе 39,8±0,5 кПа. В линии №2 в вакуумпроводе 41,0±1,0 кПа, в молокопроводе 39,9 ±1,2 кПа.
41,5
ш 12345678
Номера точек замеров
Рис. 6 Уровень вакуумметрического давления в линии №1 Ряд 1 - вакуумная линия; Ряд 2 - молочная линия
И 43
38 -I-1-1-1-1-1-1-1-
12345678
Номера точек замеров
Рис. 7 Уровень вакуумметрического давления в линии №2
В соответствии со схемой (рис. 5) произведены измерения вакуумметрического давления в вакуумных и молочных линиях доильных установок в других коровниках. Результаты диагностики доильной установки коровника №3 представлены на графике (рис. 8). Необходимо отметить, что вакуумметрическое давление в линиях находится в допустимых пределах 44-47 кПа. Однако зафиксировано резкое падение вакуума в трех точках до 33-34 кПа. При повторном замере параметров в этих точках через 15-20 минут вакуумметрическое
давление было 47-48 кПа. Падение уровня вакуумметрического давления было вызвано грубым нарушением правил доения, сознательным не отключением доильного аппарата после окончания доения и снятия с вымени коровы. Но это недопустимо, так как нарушает режим доения, снижает качество молока из-за подсоса загрязненного воздуха из коровника.
Рис. 8 Падение уровня вакуумметрического давления
Исследованиями Квашенникова В.И. установлено, что на доильной установке имеющей 6 доильных аппаратов одновременно работают: 2 доильных аппарата 30%, 4 доильных аппарата 66% , 6 доильных аппаратов 4% времени доения. Следовательно, вакуумный насос на полную мощность в процессе доения практически незагружен.
Нами проведены исследования зависимости вакууметрического давления в вакуумной линии от количества подключенных доильных аппаратов. Как видно из графика, представленного на рисунке 9, что с увеличением числа подключенных доильных аппаратов уровень вакуума резко снижается, тем самым изменяется режим и качество процесса доения.
Это вызвано тем, что в вакуумной линии имеются неисправные краны подключения доильных аппаратов и присутствует большой подсос воздуха, который не обеспечивается производительностью
вакуумного насоса.
0 1 2 3 4 5 6
Количество подключенныхдоильныхаппаратов, lut
Рис. 9 Зависимость уровня вакуумметрического давления от количества подключенных доильных аппаратов
Колебания вакуумметрического
давления в процессе доения от 41 до 49 кПа отрицательно влияют на процесс молокоотдачи коров. Необходимо обеспечивать стабильность
вакуумметрического давления при любом количестве подключенных доильных аппаратов. Выводы
1. Разработан цифровой электронный регистратор вакууметрического давления в доильных установках, содержащий 2 электронных датчика с индикаторами, позволяющий одновременно производить измерения в вакуумной и молочной линиях с записью данных в электронный блок регистрации для последующей их обработки.
2. С использованием цифрового электронного регистратора, в производственных условиях, проведены исследования на установках АДМ-8А, которые позволили выявить ряд неисправностей и нарушений, в том числе совершаемых персоналом. Недостаточная производительность вакуумных насосов, значительное количество неисправных кранов, трещин и разрывов в вакуумных и молочных шлангах, по окончании дойки снятые с вымени д оильные аппараты персоналом не отключаются, что вызывает падение вакуума в системе на 3^5 кПа и более, снижает качество молока вследствие
дополнительного подсоса загрязненного воздуха фермы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Иванов Ю.А. Качество молока и эффективность его производства. // Переработка молока. 2013. №4. С.16-18.
2. Вторый С.В., Вторый В.Ф. Алгоритм управления машинным доением коров // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С.134-143.
3. Скоркин В.К., Ларкин Д.К., Тихомиров И.А., Аксенова В.П. Характеристика качества молока и его зависимость от различных факторов// Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. №1(33). С.14-20.
4. Морозов Н.М. Модернизация материально-технической базы - важное направление ресурсосбережения в животноводстве // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. №2(26). С.11-19.
5. Мринченко Т.Е. Повышение эффективности молочного скотоводства// Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. №2(34). С.193-203.
6. Вторый С.В. Результаты диагностики доильных установок / Вестник ВИЭСХ. 2013. №4 (13). С.15-19.
7. Вторый С.В. Опыт мониторинга технологических параметров доильных
установок / Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве.
Материалы Международной научно-технической конференции 16-17 октября 2013 г, Том 2, Минск.- 2014.- С. 69-75.
8. Соловьев С.А., Горячев С.А. Технический сервис машин и оборудования в животноводстве// Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016. №2(22). С.49-52.
9. Горло В.В., Воронцов Ю.В., Максименко Н.Ж. Состояние и перспективы развития отрасли животноводства и технического сервиса машин и оборудования на молочнотоварных фермах КРС в Восточной Сибири // Машинно-технологическая станция. 2009.- №4 - С. 25-30.
10. Борознин А.В. Система автоматического регулирования производительности вакуумной установки доильного оборудования // Техника и оборудование для села. 2017. №6. С.34-37.
11. Горло В.В., Воронцов Ю.В., Максименко Н.М. Устройство для измерения величины вакуума и проверки герметичности одновременно в линиях вакуумно-и молокопроводов доильных установок типа АДМ-8А. Патент на полезную модель №105797 Опубликовано 27.06.2010.
12. Вторый В.Ф., Вторый С.В. Регистратор вакуумметрического давления в доильной установке. Патент на полезную модель №186003. Опубликовано 26.12.2018.
REFERENCES
1. Ivanov Yu.A. Kachestvo moloka i effektivnost' ego proizvodstva [Milk quality and production efficiency]. Pererabotka moloka. 2013. N4. 16-18. (In Russian)
2. Vtoryi S.V., Vtoryi V.F. Algoritm upravleniya mashinnym doeniem korov [Control algorithm of machine milking of cows]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva
mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. N1(94). 134-143. (In Russian)
3. Skorkin V.K., Larkin D.K., Tikhomirov I.A., Aksenova V.P. Kharakteristika kachestva moloka i ego zavisimost' ot razlichnykh faktorov [Milk quality characteristics and their dependence onvarious factors]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2019. N1(33).14-20. (In Russian)
4. Morozov N.M. Modernizatsiya material'no-tekhnicheskoi bazy - vazhnoe napravlenie resursosberezheniya v zhivotnovodstve [Modernization of the material and technical base is an important area of resource conservation in animal husbandry]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2017. N 2(26). 11-19. (In Russian)
5. Mrinchenko T.E. Povyshenie effektivnosti molochnogo skotovodstva [Improving the dairy breeding efficiency]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2019. N 2(34). 193-203. (In Russian)
6. Vtoryi S.V. Rezul'taty diagnostiki doil'nykh ustanovok [Diagnostic results of milking machines]. Vestnik VIESKh. 2013. N 4 (13). 1519. (In Russian)
7. Vtoryi S.V. Opyt monitoringa tekhnologicheskikh
parametrov doil'nykh ustanovok [Experience in monitoring the technological parameters of milking machines]. "Nauchno-tekhnicheskii progress v sel'skokhozyaistvennom
proizvodstve". Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii 16-17 oktyabrya 2013 g [Scientific and technological progress in agricultural production. Proc. Int.Sci.Tech.Conf.] Minsk. 2014. Vol. 2. 69-75. (In Russian)
8. Solovev S.A., S.A.Goryachev. Tekhnicheskii servis mashin i oborudovaniya v zhivotnovodstve [Technical servicing of machinery and equipment in animal husbandry]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2016. N 2(22). 49-52. (In Russian)
9. Gorlo V.V., Vorontsov Yu.V., Maksimenko N.Zh. Sostoyanie i perspektivy razvitiya otrasli zhivotnovodstva i tekhnicheskogo servisa mashin i oborudovaniya na molochno-tovarnykh fermakh KRS v Vostochnoi Sibiri [Status and development prospects of the livestock industry and maintenance of machinery and equipment on commercial dairy farms in Eastern Siberia]. Mashinno-tekhnologicheskaya stantsiya. 2009. N 4. 25-30. (In Russian)
10. Boroznin A.V. Sistema avtomaticheskogo regulirovaniya proizvoditel'nosti vakuumnoi ustanovki doil'nogo oborudovaniya [Automatic control system of performance of vacuum unit for dairy equipment]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2017. N 6. 34-37. (In Russian)
11. Gorlo V.V., Vorontsov Yu.V., Maksimenko N.M. Ustroistvo dlya izmereniya velichiny vakuuma i proverki germetichnosti odnovremenno v liniyakh vakuumo-i molokoprovodov doil'nykh ustanovok tipa ADM-8A [Device for measuring the vacuum value and checking the tightness simultaneously in the lines of the vacuum and milk pipelines of milking installations of ADM-8A type]. Patent on utility model RF N.105797. 2010. (In Russian)
12. Vtoryi V.F., Vtoryi S.V. Registrator vakuummetricheskogo davleniya v doil'noi ustanovke [Vacuum-gauge pressure recorder in the milking unit]. Patent on utility model RF N. 186003. 2018. (In Russian)
