Основные направления совершенствования и методология построения многофункционального устройства для группового учета молока

УДК 637.1.02

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГРУППОВОГО УЧЕТА МОЛОКА

B.В. Кирсанов,

C.И. Кравченко

Рассмотрены методы и примеры построения многофункциональной компонентной базы доильного оборудования на основе создания универсальных многофункциональных блоков. Предложена методология создания многофункционального устройства для группового учета молока, совместимого с современными типами доильного оборудования при доении коров в стойлах. Рассмотрены основные недостатки существующих способов и устройств для группового учета молока и сформулированы основные принципы и задачи исследований при создании нового устройства для группового учета молока. Ключевые слова: типоразмерный ряд доильного оборудования, многофункциональный блок, метод построения, компонентная база, устройства для группового учета молока, широтно-импульсная модуляция; встречные и реверсивные потоки молока и воздуха, мерный и виртуальный объемы, дозирующая камера, порционный молокомер, погрешность учета молока.

Для повышения эффективности молочного животноводства необходимо обобщить опыт технической и технологической модернизации доильного оборудования для молочных ферм различной вместимости. По прогнозным оценкам к 2020 года на 40% молочных ферм может сохраниться устаревшая привязная технология содержания коров с доением в линейный молокопровод типа АДМ-8А, что снизит качество получаемого молока и конкурентноспособность отрасли в целом [ 1 ]. Для решения этой проблемы необходима структурно -технологическая модернизация всего парка доильной техники на основе создания и внедрения современных типов оборудования с повышенными функциональными характеристиками, включающими создание универсальных многофункциональных блоков, модулей и подсистем; использование технологии «точного» адресного проектирования и комплектации оборудования с адаптацией к размеру фермы и биообъектам, базирующейся на блочно-модульном принципе, методологии конечно-элементного анализа [ ] Примерный типораз-мерный ряд доильного оборудования с различной степенью автоматизации был рассмотрен в [3], типоразмеры и «шаги» оборудования которого содержат зоны перекрываемости рядов для выбора альтернативных технологических решений, а элементная база включает унифицированные многофункциональные блоки (МФБ) нового поколения в вариантном исполнении.

Как было показано ранее, для создания конкурентноспособного отечественного доильного оборудования целесообразно разработать и освоить ряд МФБ, в том числе: универсальный доильный аппарат-манипулятор с массажно-додаивающим устройством, обеспечивающий автоматизированное стимулирующее доение в щадящем режиме с максимальной скоростью молоковыведе-ния до 7 кг/мин при сохранении стабильного вауумметрического давления доения в пределах 36-40 кПа и возможностью агрегатирования с разными типами доильных установок; индивидуальный счетчик-датчик потока молока объемно-весового типа, обеспечивающий точное измерение количества молока при пропускной способности не менее 7 л/мин, выполняющий функции потокомера и пробоотборника в вариантном исполнении для линейных и станочных доильных установок (в стадии разработки) и др.

Особое место занимает создание универсального многофункционального устройства для группового учета и транспортирования молока, обеспечивающего точное измерение его количества, поступающего не менее чем от 3 -4-х доильных аппаратов, с подачей отделенного от воздуха молока (на высоту до 3-х метров) в транспортный молокопровод, совместимого как с новыми доильными установками типа УДМ-200, так и с модернизированными существующими типа АДМ-8А). Имеющиеся типы устройств для группового учета молока не в полной мере соответствуют предъявляемым требованиям, так дозатор молока типа АДМ-52, выпускающийся еще в Советском Союзе Резекненским заводом в составе доильных установок АДМ-8А, трудно адаптировать к новым типам доильного оборудования УДМ-200 с верхним транспортным молокопро-водом из-за значительного поступления воздуха в молокопровод при продувке дозирующей камеры, что не соответствует требованиям международных стандартов. Данный тип устройства целесообразно применять только в паре с моло-коприемником - воздухоразделителем, как это и было предусмотрено в доильной установке АДМ-8А. Однако некоторые фирмы используют его для подъема молока в транспортный молокопровод, что, по мнению чл.-корр. РАСХН Ю.А. Цоя, влияет на качество получаемого молока, дестабилизирует его жировую фракцию и ухудшает вакуумный режим доильной установки. Кстати сказать, первый опыт применения новой схемы доильной установки без механизмов подъема ветвей молокопровода принадлежит ВИЭСХ и при этом были отмечены выше указанные недостатки дозаторов молока АДМ-52. Впоследствии для их частичной компенсации был использован откачивающий молочный шланг увеличенного диаметра. Однако для кардинального решения этого вопроса потребовалась разработка принципиально новой технологической схемы дозатора молока с управляемым впуском воздуха [4].

Некоторые фирмы предлагают использовать для группового учета молока проточные молокомеры, устанавливаемые на выходе молокоприемников -воздухоразделителей после молочных насосов, подменяя тем самым само понятие группового учета общим видом учета.

В этой связи актуальной остается проблема совершенствования дозаторов молока на основе общей концепции структурно-технологической модернизации доильного оборудования. Создание многофункциональной компонетной базы доильных установок должно учитывать ее структурную оптимизацию на основе внутри и межструктурной унификации технологических модулей, расширения их функциональных возможностей (дополнительные опции), селективности технологических продукционных потоков, масштабируемости основных параметров для использования в установках различной производительности, адаптивного управления с согласованием детерминированных и случайных потоков, щадящего воздействия на молоко.

Синтез новых многофункциональных блоков (МФБ) должен обеспечивать логическое сложение отдельных функций с построением соответствующих схем замещения для выполнения основных и дополнительных операций (опций) [4].

В качестве примера можно привести модернизацию линейных доильных установок, в которых используются многофункциональные блоки для группового учета, транспортирования молока, промывки оборудования, что позволило повысить надежность работы этого оборудования, реализовать новые технологические схемы, создание которых ранее было затруднено, а также расширить типаж установок, обеспечив при этом количественную оптимизацию компонентной базы.

В качестве дополнительных технологических эффектов получены: стабильные режимы доения и транспортирования молока (путь молока до молочного танка сокращен в 1,5-2 раза в установке УДМ-200), повышение качества молока за счет снижения на него гидромеханического воздействия и др.

Таким образом, перспективными направлениями в создании групповых счетчиков молока следует считать их многофункциональность, совместимость с различными типами доильного оборудования, возможность дозированной подачи как в вакууммируемый молокопровод, так и в открытую емкость с выводом молока из-под вакуума.

Для этих целей наиболее приспособлены камерные молокомеры порционного типа с управляемым впуском воздуха. Дальнейшее их совершенствование предполагает:

- изучение встречных, сонаправленных и реверсивных потоков молока и воздуха в проточных частях молокомеров и их влияние на качество молока;

- исследование формирования мерного объема дозирующей камеры на основе принципа виртуальных объемов при минимизации полной погрешности и обеспечении максимальной пропускной способности устройства;

- исследование процессов широтно-импульсной модуляции технологических потоков жидкости в режимах доения и промывки с целью оптимизации алгоритмов управления многофункциональным устройством для группового учета молока;

- исследование различных способов подачи вытесняющего потока воздуха в мерный объем дозирующей камеры с целью минимизации дестабилизирующего воздействия на жировую фракцию молока;

- изучение гидроударных процесов в технологических трубопроводах, возникающих в переходные процессы работы дозирующей камеры, оснащеной клапанными отсекателями потоков.

- исследование и обоснование дополнительных опций устройства группового учета молока в качестве релизера с выводом молока из -под вакуума;

Реализация данных задач поможет повысить технический уровень отечественного доильного оборудования, поднять рентабельность и увеличить производство молока на наиболее распространенных фермах с привязным содержанием коров. Структурная схема разрабатываемого устройства может выглядеть следующим образом:

Рис. 1. Структурная схема многофункционального устройства для группового учета молока

Данное устройство включает приемную и дозирующие камеры, сообщаемые через разделительный клапан, блок подачи атмосферного или сжатого воздуха, блок управления (БУ) с индикатором учета молока, формирователи мерного объема (откачиваемых порций молока), отводящие шланги с установленной на них запорной арматурой, обратным клапаном и воздушным компенсатором для предотвращения последствий гидравлического удара.

Литература:

1. Цой Ю.А. Концепция технологической модернизации и энергосбережения молочных ферм России на период до 2021 года // Техника и оборудование для села. 2012. №6. С. 6-9.

2. Кормановский Л.П., Цой Ю.А. Опыт реконструкции и технологической модернизации молочных ферм. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 192с.

3. Кирсанов В.В. Огруктурно-технологическое обоснование эффективного построения энергосберегающих поточно-технологических линий в животноводстве // Вестник ВНИИМЖ. 2012. №1(5). С. 89-98.

4. Кирсанов В.В. Метод создания многофункциональной элементной базы доильного оборудования // Техника и оборудование для села. 2012. №9. С. 16-18.

Кирсанов Владимир Викторович, доктор технических наук Российская академия сельскохозяйственных наук Кравченко Сергей Иванович, соискатель

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства

Тел. 8(499) 184 24 63

E-mail: kirsanovwladimir@yandex.ru

The methods and examples of construction of multi-functional component-component base of milking equipment by creating multi-purpose units. The methodology of creating a multifunctional device for milk group account that is compatible with modern types of milking equipment during milking cows in stalls. The main drawbacks of existing methods and devices for group accounting milk and the main principles and objectives of research to create a new device group account of milk. Keywords: standard series of milking equipment, multi-unit, method of construction, components, devices for group accounting milk, pulse-width modulation, counter and reverse the flow of milk and air dimensional virtual volumes and the metering chamber, dose pack a milk, milk accounting error.

Journal of VNIIMZH №3(11)-2013

87