СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПУЛЬСАТОРА ДОИЛЬНОГО АППАРАТА
METHOD OF DETERMINING TECHNICAL CONDITION OF PULSATOR OF MILKING MACHINE

Способ относится к сельскому хозяйству, а именно к технологиям обслуживания коров, более конкретно, к способам контроля параметров и режимов работы пульсаторов доильных машин на молочных фермах и может быть использован на фермах крупного рогатого скота с различными способами содержания и поголовьем животных.
В настоящее время двухтактные доильные аппараты составляют основу доильных машин, эксплуатирующихся на фермах крупного рогатого скота России. «Сердцем» доильного аппарата является пульсатор. Чтобы животное не испытывало дискомфорта, не наносился вред его здоровью, пульсатор должен работать в соответствии с требованиями завода-изготовителя. Исследования, проведенные нами на ряде молочно-товарных ферм Ленинградской области, показали, что более 70% доильных аппаратов работают с нарушением режимов доения. Это связано с тем, что не проводится систематическая диагностика доильной аппаратуры и, как следствие, не проводится ее своевременное техническое обслуживание и ремонт.
Цикл работы двухтактного доильного аппарата, определяемый пульсатором, состоит из такта сосания и такта сжатия. В соответствии с циклом пульсации вакуумметрического давления в период такта сосания сосковая резина открыта и молоко поступает из соска вымени в доильный аппарат. В период такта сжатия сосковая резина сжимает и массирует сосок, и поступление молока из вымени коровы прекращается. (Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - С.448-451.)
При такте сосания вакуумметрическое давление воздуха в межстенной и подсосковой камерах доильного стакана одинаково и должно соответствовать номинальному уровню. При такте сжатия в подсосковой камере должно обеспечиваться номинальное вакуумметрическое давление, а в межстенной камере доильного стакана давление воздуха должно быть близким к атмосферному. Чтобы пульсатор работал безупречно, его надо достаточно часто обслуживать и тестировать. Только через тестирование можно быть уверенным в том, что пульсатор в порядке (Легошин Г.П., Гуденко Н.Д., Кирсанов В.В., Сизарева Е.И. Современные технологии машинного доения коров. Москва, «Агриконсалт»: 2001. - С.22-25).
В связи с этими требованиями необходимо определять амплитуду и частоту пульсации вакуумметрического давления, их соответствие нормативам рабочего цикла пульсатора.
Известен способ диагностики доильной установки с автоматической системой вывода молока из-под вакуума (патент на изобретение SU 1692420 A1, A01J 7/00, 5/00, 1991.11.23) включающий задание верхнего и нижнего уровня накопительной молочной емкости и регистрацию числа включений молочного насоса, связанного с накопительной молочной емкостью при периодическом выведении из нее молока, непрерывно регистрируют продолжительность пауз и продолжительность работы молочного насоса, определяют величину среднего текущего расхода молока за данную дойку по формуле
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>q</mi><mo>¯</mo></mover><mrow><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>n</mi></mfrac><msub><mi>V</mi><mi>p</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mi>i</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>н</mi><mi>i</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>н</mi><mi>i</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>n</mi><mi>i</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>q</mi><mo>¯</mo></mover><mrow><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub></mrow>
p
nik
нik
где
- средняя производительность линии первичной обработки молока за i-ю дойку; n - количество циклов работы молочного насоса на i-ю дойку; V - объем молока между верхним и нижним уровнем в молокоприемнике, л; t, t - текущие характеристики импульсной модуляции потока молока; соответственно продолжительность k-го импульса работы молочного насоса в i-ю дойку и продолжительность k-й паузы в работе молочного насоса в i-ю дойку задают диапазоны эталонных параметров регистрируемых величин, сравнивают продолжительность пауз и продолжительность работ молочного насоса, а также величину среднего текущего расхода молока за данную дойку с соответствующими эталонными величинами, причем при совпадении всех регистрируемых параметров с соответствующими диапазонами эталонных параметров судят о нормальной работе доильной установки, в противном случае вырабатывают сигналы необходимости контроля элементов установки.
Недостатком известного способа диагностики доильной установки с автоматической системой вывода молока из-под вакуума является отсутствие возможности оценки работоспособности отдельных узлов доильной установки и, в частности, пульсаторов в значительной мере определяющих количество и качество выдаиваемого молока, здоровье и продуктивность коров, что сужает область использования данного способа.
н
вi
н
вi
ki
н
кi
н
ср
н
н
н
<mrow><msubsup><mn>4</mn><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mn>4</mn><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mn>4</mn><mrow><mi>в</mi><mi>i</mi></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mn>4</mn><mrow><mi>в</mi><mi>i</mi></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mn>4</mn><mrow><mi>к</mi><mi>i</mi></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
Известен способ управления процессом доения коров (патент на изобретение RU 2311022 C1, A01J 7/00, 2007.11.27), включающий выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения и изменение длительности такта сосания в зависимости от характеристик молоковыведения, в качестве которых используют интенсивность и скорость изменения интенсивности молоковыведения, после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают глубину вакуума, равную 0,8p, через период времени
глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на значение Δp и через период времени
по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ и скорость изменения молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума под соском снова повышают на Δp на период времени
, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный
, вычисляют скорость изменения интенсивности молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском Δp, но не более значения, равного 1,1p, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления на промежуток времени τ, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения t и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума p, затем через каждый промежуток времени
подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления на период τ, затем снова вакуум p, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, p - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01 p≤Δp≤0,1p.
Недостатками данного технического решения являются то, что способ управления процессом доения коров может использоваться для управления процессом доения в целом, но при этом нет контроля за работой отдельных узлов доильной установки на пример за пульсатором и при нарушении его рабочих параметров и режимов работы происходит рост заболевания коров маститом, снижение удоев и срока продуктивного использования коров, что влечет значительные экономические потери.
Задачами настоящего способа являются обеспечение технологической надежности выполнения процесса доения при высоком качестве молока, сохранение здоровья животных и максимальное использование их продуктивного потенциала.
c
сж
с
сж
с
сж
с
с
с
н
н
сж
с
с
сж
сж
ср
ср
c
с
с
сж
сж
сж
Поставленная задача решается за счет того, что способ определения технического состояния пульсатора доильного аппарата включает измерение уровня и времени действия вакуумметрического давления при выполнении рабочего цикла пульсатора, состоящего из такта сосания и сжатия, отличающийся тем, что после подключения пульсатора к вакуумному насосу и установки рабочего уровня вакуумметрического давления в соответствии с технической характеристикой пульсатора, подключают средства измерения вакуумметрического давления к рабочим патрубкам пульсатора, при этом определяют за определенный промежуток времени T вакуумметрическое давление при такте сосания P, вакуумметрическое давление при такте сжатия P, затем вычисляют за время T средние значения P, P, их среднеквадратичные отклонения σ, σ, рассчитывают технологические допуски для такта сосания δ=P±σ=P±Δ, где P - нормативное значение вакуумметрического давления, установленное заводом-изготовителем оборудования, Δ - допустимая величина изменения нормативного значения вакуумметрического давления в процессе доения, для такта сжатия технологический допуск δ=(P-σ)-(P+σ)>P, где P - величина вакуума смыкания сосковой резины, коэффициенты неравномерности изменения вакуумметрического давления при такте сосания ν=σ/P*100, такте сжатия ν=σ/P*100, среднее значение частоты пульсаций вакуумметрического давления f=n/Т, где n - количество циклов пульсации, сравнивают полученные значения с заданными (нормативными) и по разнице судят о техническом состоянии пульсатора доильного аппарата.
Новые существенные признаки:
1. После подключения пульсатора к вакуумному насосу и установки рабочего уровня вакуумметрического давления в соответствии с технической характеристикой пульсатора подключают средства измерения вакуумметрического давления к рабочим патрубкам пульсатора.
с
сж
с
сж
с
сж
2. Определяют за определенный промежуток времени T вакуумметрическое давление при такте сосания P, вакуумметрическое давление при такте сжатия P, затем вычисляют за время T средние значения P, P, их среднеквадратичные отклонения σ, σ.
с
с
с
н
н
3. Определяют технологический допуск для такта сосания δ=P±σ=P±Δ, где P - нормативное значение вакуумметрического давления, установленное заводом-изготовителем оборудования, Δ - допустимая величина изменения нормативного значения вакуумметрического давления в процессе доения.
сж
c
с
сж
сж
сp
сp
4. Определяют технологический допуск для такта сжатия δ=(P-σ)-(P+σ)>P, где P - величина вакуума смыкания сосковой резины.
с
с
с
сж
сж
сж
5. Определяют коэффициенты неравномерности изменения вакуумметрического давления при такте сосания ν=σ/P*100, такте сжатия ν=σ/P*100.
6. Определяют среднее значение частоты пульсаций вакуумметрического давления f=n/Т, где n - количество циклов пульсации.
с
сж
с
сж
c
сж
с
сж
7. Сравнивают полученные значения P, P, σ, σ, δ, δ, ν ν, f с заданными (нормативными) и по разнице судят о техническом состоянии пульсатора доильного аппарата.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат.
Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить условия содержания и обслуживания коров, обеспечить высокую надежность работы машин и оборудования, качество выполнения машинно-технологических процессов без нанесения вреда вымени коров и сохранение их высокой молочной продуктивности за счет предотвращения заболевания коров маститом.
Устройство для определения технического состояния пульсатора доильного аппарата (Фиг.1) содержит вакуумный насос 1, пульсатор 2, датчики вакуумметрического давления 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 (в зависимости от конструктивных особенностей пульсатора их может быть от 1 до 4), блок регистрации 4 с блоком памяти и индикатором текущих значений, конвертер 5, компьютер с программой расчета нормативных показателей пульсатора 6, принтер 7, общеизвестный источник электропитания 8.
с
сж
с
сж
с
сж
с
с
с
н
сж
c
с
сж
сж
ср
c
с
с
cж
сж
сж
Работает способ следующим образом. Диагностируемый пульсатор 2 (Фиг.1) отсоединяется от доильного аппарата и к его рабочим патрубкам подсоединяется устройство для измерения вакуумметрического давления. Затем на пульсатор 2 при помощи вакуумного насоса 1 подается вакуумметрическое давление, по величине соответствующее технической характеристике пульсатора и электрический сигнал с датчиков 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 по каналу дистанционной передачи данных подается в блок регистрации 4, где его значение сохраняется в блоке памяти и отражается на индикаторе текущих значений. Далее зафиксированные значения вакуумметрического давления с блока регистрации 4 посредством канала дистанционной передачи данных через конвертер 5 подаются на компьютер 6, где их фиксируют за определенный промежуток времени T (не менее 30 с построением диаграммы рабочего цикла пульсатора) (Фиг.2.). Затем используя данные диаграммы рабочего цикла определяют вакуумметрическое давление при тактах сосания P и сжатия P, затем вычисляют за время T средние значения P, P, их среднеквадратичные отклонения σ, σ, рассчитываются технологические допуски для такта сосания δ=P±σ=P±Δ и такта сжатия δ=(P-σ)-(P+σ)>P, коэффициенты неравномерности изменения вакуумметрического давления при такте сосания ν=σ/P*100, такте сжатия ν=σ/P*100, среднее значение частоты пульсаций вакуумметрического давления f=n/T, сравнивают полученные значения с заданными (нормативными) и по разнице судят о техническом состоянии пульсатора доильного аппарата. Результаты технического состояния пульсатора выводятся на экран монитора компьютера 6 и для печати на принтер 7 для дальнейшего анализа и принятия решения специалистами. Электропитание всех устройств осуществляется общеизвестными способами и источники электропитания 8.