基于PA值法的挤奶机脉动性能检测实验室间比对结果分析

2022-08-12王明磊肖建国刘辉陈立丹王京宇

中国奶牛 2022年7期

王明磊，肖建国，刘辉，陈立丹，王京宇

（1.农业农村部农业机械化总站，北京 100122；2.中国农业机械化协会，北京 100122）

挤奶环节是奶牛养殖的核心环节，挤奶机作为挤奶环节的核心设备，其作业工况的优劣既与奶牛的健康养殖息息相关，也与牛奶品质的安全相关密切。随着我国奶牛养殖规模化、标准化、信息化程度的不断提升，确保挤奶机实现安全、高效、高质的作业意义重大。脉动性能作为挤奶机的关键参数，其工作状况的准确性、稳定性是评价挤奶机运行质量是否符合要求的重要依据，检验检测机构通过专用的设备仪器对挤奶机脉动性能进行检测，是目前客观评价挤奶机工作状态是否达标的有效手段。

根据实验室体系管理的要求，对检测结果会产生影响的仪器设备均应进行量值溯源，但目前国内计量校准机构对挤奶机专用测试设备的检定、校准业务工作开展较少。根据中国合格评定国家认可委员会发布的《测量结果的溯源性要求》CNAS-CL06中“4.4当测量结果无法溯源至国际单位制（SI）单位或与SI单位不相关时，测量结果应溯源至RM、公认的或约定的测量方法/标准，或通过实验室间比对等途径，证明其测量结果与同类实验室的一致性”的相关规定[1]，实验室比对可以作为量值溯源的依据。这就需要我们通过对挤奶机脉动性能参数开展实验室间比对，一方面可以对挤奶机检测设备测量的精度、准确度进行监控，获得满意结果来提供溯源的证据，确保实验室检测设备的有效性及检测数据的可靠性，另一方面也可以统一对试验方法的理解及尺度把握，确保检测方法的合理性，提升鉴定检测工作的规范化水平，为挤奶机农机购置补贴政策实施提供高效的技术支撑，推动我国奶业高质量发展。

1 当前我国挤奶机国家标准与推广鉴定基本情况

农业农村部近几年也先后发布了《挤奶机》（DG/T 050-2019）、《自动挤奶设备》（DG/T 216-2019）、《挤奶作业监控设备》（DG/T 218-2019）三项与挤奶机设备相关的推广鉴定大纲，规定了开展挤奶机推广鉴定的技术要求。在2021年发布的《2021—2023年全国通用类农业机械中央财政资金最高补贴额一览表》中，挤奶机按照杯组数、脱杯方式和产品型式等共划分为7个档次进行分档补贴，补贴额从1 200～120 000元，并且首次将自动挤奶设备列入补贴品目中，对于自动挤奶设备，分档参数要求套杯时间≤120s，补贴最高额度为120 000元。

目前农业农村部农业机械试验鉴定总站、内蒙古自治区农牧业机械质量监督管理站、广东省农业机械试验鉴定站等10家单位具备挤奶机推广鉴定检测能力，有12家企业34个型号的挤奶机产品已获得农业机械推广鉴定证书且证书在有效期内，产品型式主要包括并列式挤奶机、鱼骨式挤奶机、转盘式挤奶机等。

2 挤奶机脉动性能检测的主要参数与检测设备

挤奶机脉动性能检测的主要参数包括脉动频率、脉动比率、脉动相位。其中脉动频率是指每分钟脉动循环的次数。脉动比率是指真空增加时相（a时相）、最大真空时相（b时相）之和与真空增加时相（a时相）、最大真空时相（b时相）、真空下降时相（c时相）、最小真空时相（d时相）之和之比。脉动相位由真空增加时相（a时相）、最大真空时相（b时相）、真空下降时相（c时相）、最小真空时相（d时相）4部分组成[2]。

为实现统一的脉动信号源，本次实验室比对所需的脉动频率、脉动比率、脉动相位的指定值由IMC-100型脉动发生仪统一提供（图1）。该设备能够实现不同脉动频率、脉动比率组合状态下的脉动信号的产生，并且该设备运行状态稳定，可靠性好，能够保证比对时脉动信号的稳定。

图1 IMC-100型脉动发生仪

本次参加实验室间比对的各检验检测机构统一采用VaDia挤奶系统综合测试仪（图2）。VaDia挤奶系统综合测试仪是由BioControl公司生产的一种挤奶机专用检测设备，可以对挤奶机工作时的脉动频率、脉动比率、脉动相位参数进行测定。

图2 VaDia挤奶系统综合测试仪

3 实验室间比对基本情况

实验室间比对是按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的物品进行测量或检测的组织、实施和评价。实验室间比对作为一种有效的外部质量控制手段，可以评定实验室从事检测或测量的能力和水平，并监视其持续能力。

本次比对共有三家实验室参与，分别编号为A、B、C，每个实验室提供两台VaDia真空测试仪进行测试，分别编号为A1、A2、B1、B2、C1、C2，测试环境为室内，环境温度23.4～23.5℃，相对湿度54.1%～54.5%，大气压为101.24kPa，工作真空度为40.5kPa。

山塘水库鱼鳖混养采用的是绿色生态养殖模式，一般情况下病害发生较少，但偶尔会有些常见病害发生。草鱼病害主要是“三大病”和斜管虫病。鱼病诊治需要请有专业水平的渔医生来处理，这里就不作详细介绍。山塘水库中华鳖病害少见，适当预防一下即可。

由IMC-100型脉动发生仪提供三种不同参数情况下脉动参数，脉动频率分别为40次/min、60次/min、122次/min，脉动比率分别为40%、50%、70%，脉动相位分别为：1 500ms、1 000ms、491.8ms。

3.1 脉动参数检测结果

在不同的脉动运行状态下，各实验室分别用VaDia挤奶系统综合测试仪对脉动参数进行测试，检测结果见表1～3。

表1 脉动频率检测值单位：次/min

表2 脉动比率检测值单位：%

表3 脉动相位检测值单位：ms

3.2 检测结果比对判定分析

3.2.1 实验室比对结果的评定方法

依据《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》附录C《测量审核结果的评定》C2.2.3-按专业标准方法规定评定中的规定：“如果相应专业标准规定了测试结果允许差，可按标准规定评定参加者结果[3]。按下式计算PA值：

式中：XLAB为参加者结果；

XREF为被测物品的参考值（指定值）；

δE为标准中规定的允许差。

若︱PA︱≤1，则参加者的结果为满意；︱PA︱＞1，则参加者的结果为不满意。

3.2.2 指定值的确定

参加实验室比对的全部仪器的脉动频率、脉动比率、脉动相位分别取中位值作为相应的指定值。中位值是一组数据（x1、x2、…xi、…xp）按递增顺序排列后中间位置上的代表值，不受数据极端值的影响。中位值（med）选取按照以下公式进行，本次比对所选中位值见表4。

表4 中位值（med）选取结果

med(x)=X(p+1)/2，P为奇数。

med(x)={Xp/2+Xp/2+1}/2，P为偶数。

3.2.3 允许差（δE）的确定

根据《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》附录C中要求，提及的“允许差”（δE）在单位上应与XLAB、XREF相统一。

按照《挤奶设备试验方法》（GB/T 8187-2011）中规定：“用于测量脉动器性能的仪器（包括连接管），测量脉动频率的精度应达到±1次/min，测量脉动相位和脉动比率精度应达到百分之一”。因此脉动频率精度应达到±1次/min，则脉动频率δE=±1次/min。脉动比率精度应达到1%，则脉动比率δE=1%。测量脉动相位取a时相、b时相、c时相、d时相之和进行比对，脉动相位精度应达到1%，则脉动相位δE=1%·XREF。本次实验室间比对所选取允许差见表5。