挤奶系统检测流程(第一部分)

2016-03-30 10:42 荷斯坦奶农俱乐部网 访问量:884 [ 字号: ]

   (美国全国乳房炎委员会2004年修正版)

翻译 张廷青博士 蒋晓哲

最近几年,人们越来越清楚认识到泌乳牛憩息环境、挤奶操作流程和挤奶系统功能是否正常与其乳房炎发病率高低有着密切联系。作为接受这种先进理念的标志有如下实例:

一些兽药公司如勃林格和华秦源,以及若干奶牛养殖集团如现代牧业、优然牧业、原上海牛奶集团、东君乳业、长富集团等等,均主动添置挤奶系统检测仪器,并积极开展或提供挤奶系统功能是否正常的定期检测服务和养护。

现代牧业更是走在全国各奶牛养殖集团前列,要求其属下各奶牛场于2016年对各自挤奶系统定期做以下检测:

1)真空表测试;

2)真空调节器灵敏度测试;

3)上杯和掉杯测试;

4)有效真空储备量测试;

5)集乳罐分别至真空调节器和真空泵之间的真空压降;

6)挤奶系统和真空管道泄漏量测试;

7)真空调节器的损耗和泄漏量测试;

8)长奶管测试;

9)挤奶杯组泄漏量测试;

10)挤奶系统脉动功能测试;

11)真空泵工作性能测试;

12)挤奶系统各管道连接点测试;

13)挤奶单元低真空测试;

14)空气过滤系统测试。

飞鹤集团紧随现代牧业,要求其挤奶厅骨干员工必须能够认真回答出有关挤奶系统功能是否正常的100道问答题。

凡此种种,均对挤奶系统供应商提出了严峻挑战,其中挑战之一就是:何种挤奶系统检测流程算靠谱?十多年来,尽管各挤奶系统供应商挤奶系统检测流程不尽相同,但基本参考了美国全国乳房炎委员会(National Mastitis Council;简称NMC)2004年修正版的“挤奶系统检测流程”。北美奶牛场临床兽医检测挤奶系统功能是否正常也总是以其为指南。因此,NMC2004年修正版的“挤奶系统检测流程”亦被称为该领域的“圣经”。GEA由衷感谢豆公的荷斯坦杂志慷慨惠赐若干期版面让我们简要介绍这一“圣经”。

需要特别说明的是:NMC成立于1961年,目前拥有超过1500名会员遍布于全球逾40个国家,总部位于美国威士康辛州。其核心使命是:利用一切资源和手段,教育普及和研究开发确保原奶生产质量安全行之有效的各种实践指南和标准操作流程。当然,NMC并非一个制定标准的组织。2004年修正版的“挤奶系统检测流程”中的各种方法,全部基于美国农业工程师学会(American Society of Agricultural Engineers,简称 ASAE)和国际标准组织(International Standards Organization,简称ISO)颁定的标准。相关标准的文号分别是:

    ASAE S518:《挤奶设备安装和性能》;

    ASAE EP445:《测量技术》;

    ISO 5707《挤奶设备安装和性能》;

    ISO 6690《测量技术》。

         1. 为什么要做挤奶系统检测?

         1)改善挤奶系统生产性能(提高挤奶速度和完全挤净奶);

         2)改善清洗性能;

         3)改进乳房炎防控和保证原奶质量;

         4)降低能源消耗;

         5)降低真空泵磨损;

         6)改进挤奶系统外观。

         2. 检测挤奶系统经常使用哪些测量单位?

         常使用真空压和空气流量单位,分公制单位和英制单位;其之间的转化为:

    真空压1英寸汞柱(″Hg=真空压3.39千帕(kPa);

    真空压1千帕(kPa=真空压0.295英寸汞柱(″Hg)

    空气流量1立方英尺/分钟(CFM=空气流量28.3/分钟(LPM);

    空气流量1000/分钟(LPM=空气流量35.3立方英尺(CFM)。

         空气流量的测定是在标准大气压下每分钟通过多少容积的气流,测定方法参考美国机械工程学会标准(American Society of Mechanical Engineering Standard; ASME)。

         3. 首字母缩写词、单位和缩略语的中文是什么意思?

    AFM:空气流量计;

    ASAE:美国农业工程师学会;

    ASME:美国机械工程学会,空气流量测定方法标准即由该协会制定。在该方法中,空气流量的大小用标准大气压下的等效容积表示(注意:挤奶系统内的空气流量容积将大于标准大气压下的空气流量容积,这是因为部分真空的影响而使空气发生膨胀)。

    CFM:立方英尺/分钟,通常与空气流速有关,常用标准大气压下的空气容积表示。

    ER:有效真空储备量;

    Hg:英寸汞柱,真空压单位;

    Hz:赫兹即循环数/秒,常与频率表示有关;

    ISO:国际标准组织;

    kPa:千帕,真空压单位;

    LPM:升/分钟,空气流量单位,常用在标准大气压下的空气容积表示;

  PIV:真空泵入口真空压,即在真空泵入口处测得的真空压力。在挤奶系统运行期间,测定真空泵功能。或在厂商说明书规定的标准条件下,评估真空泵的磨损或故障;

  MR:手动测定真空储备量;

  ROV:集乳罐运行真空压,即在挤奶条件下(挤奶杯组全部套杯,或挤奶杯组全部用塞子阻塞并正常开机模拟挤奶),集乳罐内的平均真空压;

  VD:真空下降;

  VFD   变频驱动,真空调节器根据真空泵需求,调整电源供应频率,从而控制真空泵速度和空气从挤奶系统内排出的流量。空气排出流量应当与进气流量相匹配,从而维持挤奶系统运行处于预先设定的真空压水平范围内。

         4. NMC2004修正版的“挤奶系统检测流程”具备哪些特点?

虽然NMC2004年修正版的“挤奶系统检测流程”所推荐的检测顺序并不是绝对的,但是,遵循该检测顺序可以将重复性工作降至最低,同时极大提高检测效率。

尽管NMC2004年修正版的“挤奶系统检测流程”描述了测定挤奶系统真空压和空气流量的各种方法。但是,这些检测方法,只是评估了挤奶系统在挤奶期间是否能在预设范围内维持集乳器内真空水平稳定,或脉动系统运行参数是否符合厂商要求的基本方法。这些检测方法并没有对与挤奶过程相关的全部因素逐一分析,例如,这些检测方法没有考虑挤奶员工熟练程度和挤奶员工操作流程是否到位对检测结果的影响。

NMC2004年修正版的“挤奶系统检测流程”分以下三步进行:

1)在挤奶过程中检测挤奶系统各部位真空压是否充足并稳定,真空调节是否灵敏。

2)在挤奶过程中检测脉动器功能是否正常;

3)详细分析挤奶过程真空调节失败和脉动功能异常的可能原因。

需要特别指出的是:任何新的挤奶系统安装完毕后都应进行一次全面检测,并将全面检测的各项结果记录在案,作为日后定期检测的基准。例如,日后可定期检测运行真空和有效真空储备量是否与基准有所不同,藉以判断挤奶系统状态有无发生改变。再有,既往安装运行多年早已过时的落伍挤奶系统,检测中如发现问题太多和太大,亦应以检测结果为依据,做适当改装或更新升级换代。以下我们讨论NMC2004年修正版“挤奶系统检测流程”的三个检测步骤。

   第一步骤:挤奶过程中挤奶系统各部位真空压是否充足并稳定,真空调节是否灵敏?

挤奶过程中,准确记录挤奶系统不同部位的真空压水平,是证明该挤奶系统真空压是否充足和真空调节是否灵敏的最佳方法。挤奶期间进行测试的最佳位点是集乳器(也称奶爪)、奶管、集乳罐内或邻近位点(如果需要);需在挤奶系统正常挤奶和正常空气流量条件下,记录前述各位点的真空压及其波动。正常挤奶和正常空气流量条件是指:挤奶杯组全部套杯、挤奶和脱杯。所使用的真空记录系统仪器应有能力检测不低于90%的真空波动。

1.如何测定集乳器平均真空压及其波动?

1)测定集乳器平均真空压及其波动时,应选择头胎牛泌乳早期高产组,这可保证获得泌乳速率最高的样本牛。

2)理想状态下,集乳器平均真空压应接近奶管真空压,所以应尽量降低牛奶提升高度,缩短长奶管长度,或减少奶流通道中附属配置,同时真空调节器应随着挤奶系统的变化而进行相应调整,从而获得奶牛泌乳速率高峰时的理想挤奶真空水平。

3)将真空记录仪连接在集乳器的合适位点有两种方法:

 a.将一个三通连接在长奶管与集乳器出口之间;

 b.使用12号或14号针,针头长度不少于2.5英寸,插入短奶管下端穿过集乳器入口进入集乳器碗皿顶部,针头末端应不接触奶流。

4)在奶流速率高峰时每隔520秒,进行检测。

5)在奶流速率高峰时,集乳器平均真空压应在3542千帕之间,这个值是综合考虑到奶牛挤奶时的舒适度、奶流速率和是否能完全挤尽奶而折衷设定的。不同的挤奶杯组和附属配置会影响真空调节器和集乳器平均真空压之间的压差。

6)真空波动是指在一个脉动循环中,最高真空值减去最低真空值的差值。集乳器中的真空波动并不能准确反映乳头末端的真空波动。测定乳头末端真空波动需要特殊的仪器和复杂的测量技术。应选择头胎牛泌乳早期高产组测定集乳器中的真空波动,尽管集乳器中总会一直存在某种程度的真空波动,但真空波动范围以不超过10千帕为宜。过高或过低的真空波动可能表明存在通气孔堵塞、过度进气或奶流通道受限等问题。

    2.如何测定奶管真空稳定性?

    1)在奶管的适当位点进行检测,一般在长奶管进入奶管处。如果在奶厅,应至少记录泌乳牛进出挤奶位3次的奶管真空值;如果在拴系式牛舍,则需要记录15分钟的奶管真空值;应确保记录的真空值是该挤奶系统满负荷运转时所获取的。如果奶管中的真空压下降(平均值减去最低值)或上升(最高值减去平均值)范围不超过2千帕,则表示奶管真空稳定性符合国际标准。

    2)在挤奶系统满负荷运转条件下,奶管中任一位点的最高真空值与集乳罐真空值如不超过2千帕时,分层流就会出现;分流层是指:,奶流位于奶管的低处向集乳罐方向流动,而空气流位于奶流上方无阻碍、持续和通畅地与奶流同方向流动。奶管中偶尔出现小奶柱是难以避免的,但不可超过整个挤奶期间奶流的95%。因此,奶管必须经过专门设计,从而保证在挤奶过程中奶流和空气流在奶管中分层同向通畅流向集乳罐。

3. 如何测定集乳罐真空稳定性?

1)如果挤奶系统通过奶管真空稳定性检测,那么就没有必要检测集乳罐的真空稳定性。但是,如果奶管中真空值变化超过+/-2千帕,此时就需要对集乳罐真空压进行检测,藉以判定这种真空波动是否由于奶管中奶柱形成、真空压不足或真空压调节器失灵等因素所引起。

2)测定时需将真空记录仪连接在集乳罐上三分之一处(位于平稳的空气层中,勿接触奶流);在挤奶厅应连续记录泌乳牛进出挤奶位至少三次的真空值,在拴系牛舍则至少记录15分钟以上的真空值变动。如果使用双通道记录仪,同时记录奶管和集乳罐的真空值当然最佳。

3)集乳罐真空稳定性的标准是:在正常挤奶过程中,包括套杯和脱杯、奶衬滑落和挤奶杯组脱落,集乳罐内运行真空值变化不得超过+/-2千帕。

         4. 如何在挤奶期间测定脉动?

         挤奶过程,也是比较脉动器功能在挤奶系统全负荷真空和空载真空存在多少差异的良好时机。挤奶过程中,A相、B相、C相和D相的时长可能与空载情况下稍有不同,但脉动频率和比率应基本一致。

         第二步骤:如何进行脉动器空载测试?

脉动器空载测试主要检测各挤奶杯组脉动器运行参数是否符合要求;检查时需要用假乳头将四个挤奶杯入口全部堵塞住(模拟套在四个乳头上挤奶);同时在短脉动管上插入一个三通,并在三通上连接一个相应的真空记录仪。每个挤奶杯组至少记录5个脉动循环。在异步型脉动系统,需要同时检查挤奶杯组的双侧脉动参数。按ASAE S518规定,脉动参数应符合以下要求:

1)脉动频率应稳定重复,各挤奶杯组相互之间的脉动频率每分钟相差不超过+/-3个循环。

2)各挤奶杯组相互之间的脉动比率相差不超过5%

3B项所占时长不低于30%

4D项所占时长不低于15%,不少于150毫秒。

脉动异常的原因可能有:

1)脉动器本身的问题;

2)脉动器内某些部件漏气或阻塞。

电子脉动器发生故障如何办?

电子脉动器发生故障时,需要检测该脉动器的电压。检测时应注意该脉动器的电压供应是直流电或交流电,并采用相应的交流电/直流电双用互换检测仪进行检测。检测位点是:

1)脉动控制箱内的电压;

2)挤奶系统最远端脉动器电压;

3)挤奶系统中端脉动器电压;

4)任何异常脉动器电压。

需将检测结果与出厂参数比较;电导线太细或接触不好,都有可能造成低电压。

    第三步骤:如何进行真空和空气流量的空载测试诊断?

1. 如何检测挤奶系统的主真空压及其各位点真空压?

在正式测定前,真空泵应至少运行10分钟以上。运行真空是指在空载测试(挤奶设备中无牛奶或水的存在)过程中,挤奶设备上不同位置测得真空的平均值。此时,所有的挤奶杯组连接在设备上,所有的脉动器正常运行,全部挤奶杯组用假乳头堵塞住。另外,空载运行检测时,真空调节器应保持连接状态,并正常运行,即尽可能地模拟真实的挤奶过程。

空载运行真空各检测位置如下(每一位置应平均检测520秒):

集乳罐:测量位点需在空气静流层,这可将测量误差降至最低(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件B)。

计量瓶系统:测量位点应选在距真空泵倒数第一计量瓶长奶管进入计量瓶入口处。

真空调节器:测量位点需在感应端。

脉动真空管道:测量位点应在距真空泵最远端的的脉动真空管事先预留的测试孔;如果无测试孔,可临时钻孔制作。

真空泵入口位点。

同时,需记录永久安装在挤奶系统上的真空表读数,藉以评估该真空表是否准确。应该说明的是:真空泵入口位点与集乳罐之间的运行真空差值不可超过2千帕。如果超过2千帕,那集乳罐内的空气流量就会降低,这一般缘于真空压下降,可能的原因有:奶管直径小、奶管受阻、三通或弯头过多、或与奶管大小尺寸不相符的不合理的过高空气流量。另外,脉动管道远端与集乳罐之间的运行真空差亦不可超过2千帕。再有,集乳罐与真空调节器感应端之间的运行真空差理想值则为不可超过0.7千帕。真空调节器安装位置错误、管道受阻严重或真空调节器与集乳罐之间三通、弯头和附件连接过多,都会引起二者之间运行真空差加大,从而降低真空调节器灵敏性。

如何进行挤奶杯组掉杯检测(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件1b1c)?

打开一个挤奶杯组,将其翻转模仿挤奶过程中挤奶杯组掉落,记录挤奶杯组打开进气后集乳罐和真空调节器感应处瞬间平均真空值。此时集乳罐中正常平均运行真空值与挤奶杯组打开时瞬间平均真空值的差值称为真空掉落值(vacuum drop)。关闭挤奶杯组,记录520秒真空值,并记录此时测得的最高真空值。关闭挤奶杯组后的最高真空值与调整后稳定平均真空值的差值称为高冲值(overshoot)。再次打开挤奶杯组,记录520秒的真空值,并记录此时测得的最低真空值。挤奶杯组打开后的最低真空值与调整后稳定平均真空值的差值称为低冲值(undershoot)。这一系列测量值的详细含义请见参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件B。对于装置两套集乳罐的挤奶系统,应分别对两个集乳罐独立进行掉杯检测。

对于32挤奶位以上或者有多个挤奶员工操作的挤奶系统,检测时应同时打开两个挤奶杯组;具体检测方法同上(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件1c)。

需要说明的是:任何装置两个以上挤奶杯组的挤奶系统都应有足够的有效真空储备量,藉以满足一个挤奶杯组掉落时的紧急需要。在集乳罐处测得的真空掉落值、高冲值和低冲值均不得超过2千帕。同理,无论是挤奶位超过32的挤奶系统,还是有两个以上挤奶员工操作,有可能两个挤奶杯组同时掉落,即使如此,理想状态下,亦应符合上述相同标准。

         如何进行有效真空储备量检测?

当上杯、脱杯、奶杯滑动、挤奶过程中掉杯或被踢落时,均会有额外空气进入奶杯。有效真空储备量检测就是用来确定挤奶系统的真空储备能力是否能够处理上述这些情况下进入奶杯的额外空气。测定时,应使真空调节器正常运行,同时堵塞所有的挤奶杯组,开启真空关闭装置,启动脉动器,从而使整个挤奶系统处于接近实际挤奶状态。将空气流量计连接在集乳罐上或近旁;也可连接在计量瓶系统的真空供应管上(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件B)。

逐步开启空气流量计,直至集乳罐真空值低于运行真空值2千帕(最大允许真空下降值的规定详见ASAEISO),此时空气流量计的读数即为有效真空储备量。与此同时,记录真空调节器感应处的真空值。对于装置两套集乳罐的挤奶系统,应使用两个空气流量计(每个集乳罐一个)进行测量,每个空气流量计测得的结果应相当总有效真空储备量的50%

如果装置变频真空泵,那么测定有效真空储备量的步骤同前。不过,某些变频真空调节器会允许真空泵泵速超过满额速率(频率超过60赫兹)。所以,进行测定期间,要求控制系统限制真空泵泵速不可超过额定速度。测定有效真空储备量时,要验证控制系统的频率。

需要说明的是:如果挤奶系统通过掉杯检测(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件1b1c),那么,这第一步检测就表明挤奶系统的真空稳定性符合标准,即正常挤奶期间,集乳罐真空值下降不超过2千帕。此时,通常情况下不需要再做有效真空储备量检测。但是,如未通过,则需做第二步检测,即有效真空储备量检测。绝大多数挤奶系统都应符合的有效真空储备量标准是:30LPM/杯组+1000LPM=总有效真空储备量。1000LPM基础有效真空储备量可满足挤奶时一个挤奶杯组掉落,进气量高达1000LPM左右时的紧急需要。如果挤奶杯组掉落时进气量增加较多,那么基础有效真空储备量也需相应增加。如果挤奶杯组配置自动关闭阀,那么基础有效真空储备量可相应降低。如果挤奶系统附置其它部件,例如反冲洗装置或驱赶门等而进入空气较多,那么有效真空储备量亦不得不相应增加。

如何进行手动真空储备量检测?

对装置常规真空调节器挤奶系统(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件2c)进行手动真空储备量检测的位点和条件与前述的测定有效真空储备量(堵塞挤奶杯组、开启真空关闭装置和启动脉动器)相同(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件E),唯一的区别是关闭真空调节器。如果装置变频真空调节器,那么手动真空储备量的检测结果应与装置常规真空调节器的结果相同(因为变频真空调节器亦被关闭),故无需另行测定。

安全提示:空气流量计应在真空调节器关闭前完全打开;测定空气流量时对真空值的要求应与测定有效真空储备量的真空值相一致,即在低于集乳罐运行真空值2千帕时进行检测。

如何计算真空调节器的调节效率?

该计算方法是:有效真空储备量÷手动真空储备量=真空调节器调节效率(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件2d)。ASAEISO标准中规定真空调节器调节效率不得低于90%。安置变频真空调节器的挤奶系统难以测定手动真空储备量,所以无法计算真空调节器调节效率。故此,可以通过参考集乳罐真空值下降和真空调节器感应位点真空值下降之差,来检测变频真空调节器感应位点是否妥当(参见“挤奶系统检测流程”第二部分附件2e)。

需要说明的是:如果真空调节器调节效率低于90%,或变频真空调节器功能欠佳,则应进行以下检测来查明原因。真空调节器的感应位点应尽可能接近气液分离罐;若感应位点处于较远端,则应将其置于尺寸足够大的管道。如在计量瓶系统,真空调节器不宜安装在气液分离罐处,而需安装在计量瓶顶端提供挤奶真空的真空管道处。当挤奶系统各部件安装到位,并且真空调节器感应位点正确时,如果集乳罐真空值下降2千帕,那么真空调节器的感应位点的真空值会至少下降1.3千帕。无论是装置常规真空调节器或变频真空调节器的挤奶系统均适用此标准。如果挤奶系统未通过该项检测,那么可能的原因有:

真空调节器功能与真空泵功能不匹配。

连接集乳罐和真空调节器的管道不符合真空泵功能要求。

真空调节器与气液分离罐的距离过远。

如果真空调节器近端处真空值变化超过1.3千帕,那么这种低调节效率可能由以下原因引起:

真空调节器反应迟钝,这可能由于真空调节器脏污和布满灰尘,或真空调节器发生故障,或真空调节器过于陈旧等引起。

真空调节器与真空泵功能大小不匹配。

变频真空调节器未正确设置,或真空感应位点脏污。

Sentinel品牌的真空调节器而言,可能缺乏足够的“空气润滑剂”(参见下期“挤奶系统检测流程”第二部分附件E)。

本文链接:http://www.dairyfarmer.com.cn/kxyn_jntgl/2016-03-30/173390.chtml
转载请保留:本站文章未注明来源和作者的所有文字和图片,版权均属荷斯坦奶农俱乐部网站所有,转载请保留链接,不得用于商业用途。

Powered by OSPod-CMS 企业建站产品 3.2.6
CMS excute cost is 1119 msec ,template set is 荷斯坦, template is cattle_science_detail