挤奶机脉动检测中的常见问题及解决方案

鲍鹏，李建斌，李荣岭，魏丽军，杨君，薛光辉，仲跻峰

（山东省农业科学院奶牛研究中心，山东奥克斯畜牧种业有限公司，济南 250131）

挤奶是牛奶由牧场生产进入乳品加工的最后一道工序，也是影响牧场效益的关键环节，而在挤奶过程中不可或缺的就是各种类型的挤奶机，因此适当了解和掌握挤奶机相关知识对奶牛养殖和发展有着重要的作用。本文就从挤奶机的分类、工作原理以及在挤奶机脉动常规检测中常见问题作简要论述。

1 挤奶机的分类

1.1 挤奶机的种类

根据挤奶机标准GB/T5981《挤奶设备词汇》结合挤奶机的结构形式、功能特点以及同时参考农业部农业机械试验鉴定总站挤奶机命名方法，将现有挤奶机大体分为八类，分别为：移动式挤奶机、提桶式挤奶机、管道式挤奶机、平面式挤奶机、中置式挤奶机、鱼骨式挤奶机、并列式挤奶机和转盘式挤奶机。其中移动式、提桶式、管道式、平面式、中置式、鱼骨式等挤奶机均为牧场发展早期的类型，随着牧场规模不断扩大，机械化水平的提高以及对原奶品质要求愈加严格，新建牧场的挤奶机多以并列式和转盘式为主。

1.2 挤奶机型号编号规则

根据JB/T8574-1994《农机具产品型号编号规则》中对畜牧机械的规定，挤奶机型号编号格式为：9J-XX(X)(X)-A×C/E，其中第1、2位字母9J在畜牧机械类中代表挤奶机；第3、4位X代表挤奶机的形式，用拼音大写的首字母表示，例如：移动式-YD、提桶式-TT、管道式-GD、平面式-PM、中置式-ZZ、鱼骨式-YG、并列式-BL、转盘式-ZP等；第5位（X）代表计量方式，用拼音大写首字母表示：电子计量-D、瓶式计量-P，无计量方式用0表示；第6位（X）代表脱杯方式，同样用拼音大写首字母表示：自动脱杯-Z、手动脱杯-S；第7位A代表奶牛的站位排数，用阿拉伯数字1、2表示；第8位C代表每排的奶牛头数，用阿拉伯数字1、2、3...表示；第9位E代表挤奶杯的杯组数，用阿拉伯数字1、2、3...表示[1]。例如：9J-BL(D)(Z)-2×48/96，表示该挤奶机设备型号为并列式电子计量自动脱杯双排48头96杯位。

2 挤奶机的工作原理及优势

2.1 挤奶机工作原理

挤奶机的工作是依照仿生学原理，根据犊牛吃奶在吮吸、吞咽时其口腔内的真空变化和吮吸频率，而将牛奶从牛的乳房中泵出的过程[2]（图1）。

图1 机械挤奶工作原理图

挤奶机模仿完成吮吸和吞咽的动作需要具备以下三个部分，即真空系统、脉动系统以及挤奶系统。图2为厅式常见挤奶机的结构示意图。其中，真空泵、稳压泵、分配罐、真空调节器、真空表、真空管道以及气液分离器等组成挤奶机真空系统部分。脉动器、脉动管道、长脉动管以及短脉动管组成挤奶机脉动系统部分。挤奶杯组、奶管、计量瓶、集乳罐、输奶管道、奶泵以及排奶管道等组成挤奶机挤奶系统部分。此外，目前大部分挤奶机还配有牛奶储存系统，包括长奶管、速冷设备、制冷罐等[3]。

图2 常见挤奶机结构示意图

2.2 挤奶机的优势

挤奶机在工作中主要表现出以下几点优势：

（1）节省人力，提高挤奶效率。人工挤奶每小时4～6头，而机械挤奶每小时可以达到50～120头，挤奶效率是人工挤奶的10～20倍，在当前人工成本不断增长的形势下，不但提高了挤奶效率，而且大大减少了人工费用。

（2）减少源头污染，提升牛奶卫生水平。与人工挤奶相比，机器挤奶可以将原奶通过密封管道直接导入制冷罐，快速降低原奶温度，整个过程与外界环境完全隔离，从而可以有效抑制原奶中微生物的繁殖，最大限度保证原奶质量。

（3）降低乳房损伤，提高产奶量。挤奶机的压力、频率等相对稳定，并且随着自动按摩乳房、自动脱杯、牛只出奶异常情况检测等技术的应用，可以更好地保护牛只乳房健康，提升产奶量[4]。

3 挤奶机脉动检测常见问题及解决方案

经过近三年对山东地区牧场进行“挤奶机脉动常规检测”服务，先后检测各类品牌、各种规格的挤奶机90余套，发现60%以上的设备存在异常。比较常见的问题有：设备原件老化、压力不准或不稳、脉动频率比率失调、关键设备件损坏等。针对牧场出现的这些问题，研究团队进行了详细的调查，并提供了解决方案。

（1）提高了自动化水平，达到了减员增效的目的。使用真空带式过滤机相对改造前提高了自动化水平，降低了工人的劳动强度，改善了车间环境，可减少铲装、倒运硫酸铜人员16人，行车工4人，节约劳务用工成本70万元/年。

3.1 挤奶杯橡胶原件老化变形

图3 奶衬老化变形

图4 短脉动管老化龟裂

这种情况表现为人工观察可发现奶衬末端凹凸不平，手指触摸奶衬内壁有龟裂纹且失去原有的光滑感。脉动管等橡胶件弯折时表面有明显裂纹且手感粗糙（图3、4）。其原因主要是橡胶原件更换不及时或者使用的配件质量较差。如果长期使用该类原件会造成挤奶压力不稳定，导致奶牛乳房健康受影响，奶杯容易脱落，易受外界环境污染，可致原奶中微生物数量急剧增加。

解决方案：及时检查，定期更换橡胶原件。原则上奶衬可在使用次数达2 500～3 000次或半年更换一次，脉动管理论上一年更换一次，但在实际生产中可根据损坏情况及时更换。

3.2 压力表显示压力值与仪器检测压力值不一致

图5 挤奶管道压力表

由图5、表1可以看出，该挤奶机设定工作压力为42kPa，实际测定末端压力为46kPa，高于设定值4kPa。

表1 某规模化牧场奶厅挤奶机脉动及压力检测报告

此问题往往是压力表使用年限较长更换不及时所造成。如果设备长期在高真空压力下运行，会导致每一个脉动周期内奶衬内衬闭合不全，使奶牛乳头皮肤和乳头括约肌受损，乳头外翻情况加重（图6），导致奶牛乳房遭受细菌感染，从而增加诱发奶牛乳房炎的可能性。另外，真空度过高易使肿胀的乳头壁压住乳头末端导管，导致挤奶缓慢、不均衡或不完全（图7）。生产中表现为经常发生牛只踢掉挤奶杯的情况[5]。

图6 压力过高导致的乳头外凸

图7 过挤导致的乳头红肿颜色发紫

解决方案：在日常生产中要定时对压力表进行检测和校准，如果出现差异较大时需更换新的压力表并调节泄压阀，将压力降到合理值，可根据输奶管道高低配位不同，将工作压力调整到40～48kPa。一般设定上位管道真空度在45～48kPa，下位管道在40～44kPa，具体情况需根据牧场牛只产奶量、挤奶速度、乳头炎发生比例等设定。

3.3 两侧脉动管压力不一致

图8 仪器检测挤奶杯压力

由图8可见，同一挤奶杯组两侧脉动管压力不一致，一侧为41.6kPa，另一侧为45.3kPa，两侧差值超过±2kPa。其中原因多为一侧脉动管损坏漏气或者脉动管与挤奶杯安装连接不紧密造成（图9），致使乳房出奶较慢，挤奶延长时间。

图9 脉动管损坏

解决方案：挤奶前挤奶人员需要逐一对挤奶杯组的脉动管进行查看，挤奶时注意倾听奶杯是否存在漏气现象，如发现此类问题应及时上报，更换新的脉动管或重新安装。

3.4 各挤奶杯组脉动频率差异大

由表2可见，该牧场奶厅挤奶机不同杯组脉动频率均存在差异，杯组2和杯组3差值比例在15%以上，同时每个杯组对应的B相（奶衬张开时间）、D相（奶衬闭合时间）均出现较大变化。

表2 某规模化牧场奶厅挤奶机不同杯组脉动频率检测报告

该现象多见于早期挤奶机配置的“气阻尼式脉动”，节流孔调整不当、换气室进水、工作真空度变化等均会出现脉动频率异常，导致在挤奶时同一头牛早晚挤奶处在不同的杯位上对应不同的频率，易出现牛只应激反应，影响挤奶速度。

解决方案：各种挤奶机出厂时已经设定了运行时的脉动频率范围，保证脉动频率正常是维护挤奶机正常工作的必要条件，因此设备使用过程中，要保持脉动器清洁，定期清洗脉动器过滤网；在更换气阻式脉动器时，不可放在水中清洗，以免造成节流孔或换气室进水；对于使用时间过长且脉动频率差异性较大的奶厅设备，建议更换为电子脉动器[6]。

3.5 挤奶杯组左右两侧奶杯频率同步

此情况表现脉动仪器检测时屏幕显示“COINCIDENT PHASES!”同步脉动阶段，导致一个挤奶杯组的四个奶杯同步工作，致使奶牛的四个乳区同时出奶。该问题多出现在“一拖二”类型的脉动器上（图10）。在连接脉动管时出现错误连接，左右或前后对称的挤奶杯组连接了相同的脉动气孔。由于各乳区不能交替泌乳和休息，会引起奶牛应激，但在挤奶过程中由于对挤奶时间影响不明显，所以不宜被发现。

图10 一拖二电脉动器

解决方案：在设备安装或脉动器更换时要确保挤奶杯对称的杯组脉动管交叉连接到不同的脉动气孔。在生产中可以将双手大拇指插入两侧对称的奶杯中感受奶衬的收缩变化是否同步，如果对称的两个杯组同时收缩闭合则说明安装错误（图11），若出现这种问题需要重新交叉连接脉动管（图12）。

图11 人工检测挤奶杯中的压力频率

图12 一拖二脉动器正确连接方式

3.6 同一挤奶杯组一侧无脉动

这种情况表现为仪器检测同一挤奶机杯组，一侧有脉动另一侧无脉动，对称偏差100%（表3），用两个大拇指插入对应的奶杯中一侧奶衬张开闭合正常，另一侧奶衬不能完全张开或不张开。

表3 某规模化牧场奶厅挤奶机同一机组脉动频率检测报告

此种情况多为脉动器内部芯片异常或脉动腔异物导致一侧脉动管堵塞（图13），空气不能正常进入奶杯腔体，缺乏压力奶衬不能正常张开，无法产生吸力，致乳房中的奶不能外流。在挤奶过程中一侧乳房正常出奶，另一侧乳房不出奶或者出奶较少，致使问题杯组的产量远低于其他杯组。

图13 脉动器通气孔堵塞

图14 脉动器拆检

解决方案：正常脉动杯组中脉动频率的偏差要求小于5%，一旦检测时出现偏差过大且该杯组出奶较慢或者明显出奶少的，要将该杯组对应的脉动器进行拆检（图14），查看脉动器内部是否有异物存在，内部较脏的需要使用温水清洗干净晾干后重新安装；如果是电子芯片或电磁阀出现异常最好找厂家进行维修更换。此外有条件的牧场可在脉动主管道进气管的顶端安装空气过滤装置（图15），防止异物进入脉动腔。

图15 脉动管道空气过滤装置

3.7 脉动比率倒置

正常挤奶机的脉动比率在55∶45～65∶35，多数挤奶机设备定为60∶40，然而在部分牧场检测时会出现脉动比率倒置的现象（表4）。该种情况出现时，A+B相（奶衬张开）时间缩短，C+D相（奶衬闭合）时间延长，在生产中表现为奶牛单次挤奶波段出奶较少，整体挤奶时间延长。 其原因主要为脉动总控制器比率设定错误或者线路连接错误（图16、图17）。

表4 某规模化牧场奶厅挤奶机脉动及压力检测报告

图16 脉动总控制器外部

图17 脉动总控制器内部

解决方案：如果是脉动比率设定错误，需要调整到合理的比率值；如果是线路连接错误，需要重新进行安装。

4 挤奶工作应以人为本、机器为辅

随着牧场规模化、机械化程度的不断提高，各种品牌规格的挤奶机应用到牧场中，在挤奶的工作中机器逐渐取代人工，但是归根到底再好的机器也需要人的操控，所以对挤奶工作人员的培训和思想的规范就显得格外的重要。一个好的挤奶工不但要学会使用机器，重点还要学会观察机器是否正常运转以及在挤奶过程中牛只的反应是否正常。

由于不同饲养环境下的奶牛群体产奶特性差异较大，所以要求脉动器的脉动频率和脉动比率都可调节，以适应不同生产特性的奶牛群的挤奶要求。

根据不同的牛群规模和挤奶机每天的使用时间，需要对脉动器进行定期的检查保养。挤奶机工作时间小于8h/d，建议半年检测一次；工作时间在8～12h/d，建议三个月检测一次；工作时间在12～16h/d，建议两个月检测一次；工作时间大于16h/d，建议每月检测一次[7]。