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机采棉技术的发展现状_问题及对策_周亚立

发布时间:2019-09-09

  机采棉技术的发展现状_问题及对策_周亚立_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。返回 Return 2010 国际农业工程大会论文集 机采棉技术的发展现状、问题及对策 周亚立 引言 机采棉技术近年来在新疆生产建设兵团获得了较大规模的推广应用,取得了一些经验,也发现了新的 问题。

  返回 Return 2010 国际农业工程大会论文集 机采棉技术的发展现状、问题及对策 周亚立 引言 机采棉技术近年来在新疆生产建设兵团获得了较大规模的推广应用,取得了一些经验,也发现了新的 问题。本文仅对机采棉技术在新疆生产建设兵团的应用做一回顾和总结,并对存在问题提出自己的看法和 建议。 刘向新 (新疆农垦科学院) 1 机采棉技术在国内外的发展现状 棉花机械收获在棉花生产机械化中是一项重要而复杂的环节,也是关系到棉花种植业能否实现规模化 发展的关键步骤。世界主要产棉国如美国、澳大利亚、巴西、中亚棉区等十分重视棉花收获机械化技术装 备的开发研制和生产应用,目前,这些国家和地区均已基本实现棉花收获机械化。其中美国、澳大利亚、 巴西等国家棉花机械收获面积已达到 99%,中亚棉区也已达到 60%以上。棉花收获机械化技术及装备在这 些国家已成为常规技术和设施,在生产中运用已超过 60 余年。 1.1 采棉机的发展现状 采棉机的制造主要是美国和前苏联的乌兹别克斯坦,以色列也生产美国采棉机的零配件(主要是采摘 部件) 。 采棉机分水平摘锭式、垂直摘锭式、刮板毛刷式和杆齿梳脱式等类型,又可将水平摘锭式和垂直摘锭 式划分为分次采收摘棉机(采棉机) ,将刮板毛刷式和杆齿梳脱式划分为一次统收摘棉机(采铃机) 。采棉 机是有选择性的,即可以从已开的棉桃中采下籽棉,而把未开的棉桃留在植株上,等以后成熟了再收。与 分次采收不同,采铃机是无选择性的一次收花机。全部棉桃,无论开裂与否,在机器走过以后,都从棉株 上收了下来。所以,用采铃机收获棉花,通常是等到早霜后棉花落叶了再进行。有时应用化学脱叶剂,以 便提早收获棉花。 其中,美国制造的水平摘锭式采棉机,因其技术成熟,采收质量稳定而得到广泛应用。现在新疆兵团 引进使用的正是这种水平摘锭式采棉机。垂直摘锭式采棉机是前苏联乌兹别克斯坦制造,应用范围主要集 中在前苏联的产棉区。我国在上世纪 50—60 年代曾经引进垂直摘锭式采棉机做过试验,由于采净率低、 含杂高不被认可。 美国的采棉机发展历史较长,有 150 多年。美国从 1850 年研制第一台采棉机,1942 年开始批量生产, 到 1973 年实现采棉机械化为止,经历了一百多年。在这一过程中采棉机的使用也受到许多因素的限制, 1952 年棉花收获机械化程度仅达到 20%左右。1970 年以后美国经济的快速发展,农业劳动力的大量转移, 采棉机和清理加工技术的进步,都为采棉机械化提供了有利条件。在美国采棉机的演变过程中,基本采用 采净率较高的水平摘锭式采摘部件,采摘率大于 90%;含杂率小于 10%;损失率小于 10%。并采用静液压 传动系统和自动化控制系统。目前,许多国家都引进使用美国采棉机,美国已成为最大的生产、使用、出 口棉花收获机械的国家。 主要产品有 Johe Deere 公司生产的 9970 型 5 行采棉机、 9996 型 6 行采棉机, CASE 公司生产的 CPX420 型 5 行采棉机、CPX620 型 6 行采棉机等。 美国约翰·迪尔公司的 9965 型、9970 型、9976 型采棉机均采用水平摘锭双滚筒单侧排列式采棉部件, 该采棉部件具有采净率高、籽棉杂质少、能耗低、纵向结构紧凑、行距调整方便等特点。 美国凯斯公司的 2155 型、2555 型采棉机采用水平摘锭双滚筒双侧排列式采棉部件,该采棉部件由于 从棉株两侧采摘棉花,因而采净率高、籽棉杂质少、行距调整方便等特点。工作原理基本上与 9970 型采 棉机相同。 贵航集团平水公司制造的 4 MZ-5 采棉机,经过几年的试验、改进,降低了故障率、提高了制造质量, 得到农场棉农的认可,扩大了应用规模,兵团现有贵航采棉机 125 台。2009 年还有 60~100 台的订货。 美国约翰·迪尔公司和凯斯公司,近两年都推出了全新的打包采棉机。其采摘原理仍是水平摘锭式,增 加了打包设备。这样,不仅提高了采棉机的工作效率,而且减少了棉田用工,机械化程度更高,采收成本 更低。 约翰 · 迪尔公司推出的 Johe Deere 7760 打圆包采棉机,能够成型最大直径 2.29m(直径调节范围 0.91~2.29m) 、宽度 2.43m、重量 4500~5000 磅(约 2039~2265 公斤)的圆柱形棉包。圆形棉包的高强度外 包膜很好地保护了棉花纤维和棉花种子,具有很好的防雨水、防风性能和运输过程中不易破损等特点,对 存放场地没有特殊要求。不需要专门的运输车辆。 约翰·迪尔公司针对发展中国家不仅解决人工摘棉费用不断上涨,用机械化来解决棉花收获问题;而且 11-413 2010 国际农业工程大会论文集 又适合小户农民单独以较小的投入,或者几户农民联户投资能够购买得起的小型摘棉机;其三采净率能够 与大型摘棉机一样的小型摘棉机的需求,近二年推出了 7260 型牵引式摘棉机。 CNH—凯斯公司推出的 Module Express 625 打垛采棉机,能够成型宽 8 英尺、高 8 英尺、长 16 英尺、 重量 4500 kg 左右的方形棉垛。该棉垛的外形尺寸与现行棉花加工厂的开垛设备尺寸一致,无须作任何改 变,有利于棉花加工厂现有设备的利用。 1.2 机采籽棉清理加工工艺发展 机采籽棉清理加工工艺设备的生产主要是美国的拉姆斯公司和大陆鹰公司,国内的生产主要是山东济 南天鹅棉机公司和河北邯郸金狮棉机公司。 1.2.1 拉姆斯公司机采棉清理加工工艺 美国拉姆斯公司机采棉清理加工工艺流程分为七个系统,它们按流程的顺序是:籽棉喂入系统、一级 籽棉烘干清理系统、二级籽棉烘干清理系统、输棉及轧花系统、皮棉清理系统、集棉和加湿系统、打包和 棉包输送系统。 图 1 美国拉姆斯公司机采棉清理加工工艺图 1.吸棉管 2. 定网籽棉分离器 3. 喂入控制箱 4. 青铃沉积器 5. 烘干塔 6. 倾斜六辊籽棉清理机 7. 提净式籽棉清理 机 8. 倾斜六辊籽棉清理机 9. 回收式六辊籽棉清理机 10. 配棉绞龙 11. 提净式喂花机 12. 锯齿轧花机 13. 气流式 皮棉清理机 14、15. 锯齿式皮棉清理机 16. 集棉管 17.加湿器 18. 集棉机 19. 皮棉滑道 20. 打包机 21. 棉包装袋输 送装置 工艺流程为:伸缩吸管籽棉喂入机(或籽棉垛开垛喂入机)→转网式籽棉分离器→籽棉喂料控制箱→ 重杂沉积器→大容量籽棉烘干塔(间隔 27 英寸)→倾斜六辊籽棉清理机→枝杆及绿叶清除机→标准籽棉 烘干塔(间隔 13. 5 英寸)→倾斜六辊籽棉清理机→带回收装置的倾斜六辊籽棉清理机→输棉绞龙及溢流 棉处理装置→喂棉机→锯齿轧花机→气流式皮棉清理机→锯齿皮棉清理机→热气发生器(燃气或燃油)→ 集棉机→附热气流导入装置的皮棉滑道→下压式皮棉打包机→棉包称重及输送装置。 1.2.2 大陆鹰公司机采棉清理加工工艺 美国大陆鹰公司机采棉清理加工工艺流程分为六个系统,它们按流程的顺序是:籽棉喂入系统;一级 籽棉烘干清理系统;二级籽棉烘干清理系统;输棉及轧花系统;皮棉清理系统;集棉、打包和棉包输送系 统。 图 2 美国大陆鹰公司机采棉清理加工工艺流程图 1.棉模开垛机 2.风管吸棉 3.重杂分离器和预储棉箱 4.一级籽棉垂直烘干机 5.一级斜六辊籽棉清理机 6.铃壳清理机 7.枝杆 清理机 8.搁板式烘干机 9.二级斜六辊籽棉清理机 10.冲击式籽棉清理机 11.配棉搅龙 12.轧花机 14.气流皮棉清理机 15.锯 齿皮棉清理机 16.集棉机 17.皮棉滑道 19.打包机 20.棉包小车 21.棉包装袋机 工艺流程为:籽棉垛开垛喂入机(或伸缩吸管籽棉喂入机)→重杂分离器→籽棉喂料控制预储箱→一级 籽棉垂直烘干塔→倾斜六辊籽棉清理机→枝杆及铃壳清除机→搁板式籽棉烘干塔→倾斜六辊籽棉清理机 11-414 2010 国际农业工程大会论文集 →冲击式籽棉清理机→配棉绞龙及溢流棉处理装置→锯齿轧花机→气流式皮棉清理机→锯齿皮棉清理机 →集棉机→皮棉滑道→打包机→棉包称重及输送装置。 1.2.3 山东天鹅棉机公司的工艺及设备 山东天鹅棉麻机械公司开发的机采棉清理加工工艺可分三大系统:籽棉烘干、清理系统;轧花、皮棉 清理系统;集棉、打包系统。成套设备小时生产率 7~10 吨。 图 2 山东棉麻机械公司机采棉清理加工工艺图 1. 吸棉管 理机 2. 通大气阀 3. 重杂沉积器 4. 外三辊 5.喂入控制箱 6. 烘干塔 7. 提净式籽棉清理机 8. 倾斜六辊籽棉清 19. 皮棉滑道 20. 打包机 9. 烘干塔 10. 锯齿轧花机 11. 提净式喂花机 12. 配棉绞龙 13. 冲击式籽棉清理机 14、倾斜六辊籽棉清理机 15. 气流式皮棉清理机 16.、17.锯齿式皮棉清理机 18. 集棉机 工艺设备为: (按工艺流程顺序)通大气阀→重杂分离器→三辊分离器→储棉箱→烘干塔→倾斜式籽 棉清理机→闭风阀→提净式籽棉清理机→闭风阀→烘干塔→倾斜式籽棉清理机→闭风阀→冲击式籽棉清 理机→配棉绞龙→锯齿轧花机→气流式皮棉清理机→锯齿式皮棉清理机→集棉机→打包机 在工艺中,设计了人工常规采棉、人工快采棉清理加工工艺,通过调整管路阀板的位置,可实现不同 的清理加工工艺流程。 河北邯郸金狮棉机公司的工艺及设备 工艺流程为:自动棉膜开松机或货场→重杂物清理机→籽棉卸料器→自动喂料控制器→一级烘干塔→ 籽棉卸料器→籽棉清铃机→回收式籽棉清理机→二级烘干塔→籽棉卸料器→倾斜式籽棉清理机→回收式 籽棉清理机→配棉绞龙→轧花机→气流式皮棉清理机→锯齿式皮棉清理机(两级)→集棉机→皮棉加湿器 →打包机。 图3 机采棉清理加工工艺流程图 机采棉清理加工工艺流程如下:采棉机采收的籽棉经由运棉拖车运至加工厂,或者在田间被打成 棉模,由棉模车将棉模运送到棉花加工厂,然后卸在自动喂棉机上。自动喂棉机将棉模开松,并喂入籽棉 输送系统(籽棉输送系统也可以直接从货场棉垛吸棉) 。在籽棉输送系统中设有重杂物清理机,首先将大 颗粒杂质及僵瓣清除。然后通过籽棉卸料器将气料分离,把籽棉卸入喂料控制器。喂料控制器将一定量的 籽棉喂入一级籽棉烘干系统进行烘干。 烘干后的籽棉通过籽棉卸料器喂入清铃机清除籽棉中的棉铃、 棉壳、 僵瓣棉和其它重杂物等。清除后的籽棉靠重力进入回收式籽棉清理机,以清除籽棉中棉叶、不孕籽和尘杂 等细小杂质。然后籽棉被送入二级籽棉烘干系统进行烘干。二次烘干后的籽棉被吸入籽棉卸料器然后进入 倾斜式籽棉清理机,倾斜式籽棉清理机对籽棉中的细小杂质进一步清理,然后将籽棉喂入回收式籽棉清理 机。回收式籽棉清理机再次对籽棉中的细小杂质进行彻底清除。清理干净的籽棉被配棉绞龙分配到各个轧 花机进行轧花。加工出的皮棉送入气流式皮棉清理机,清除不孕籽、破籽、棉叶等较大杂质。然后,送入 11-415 2010 国际农业工程大会论文集 两级锯齿式皮棉清理机再次清除皮棉中的各类杂质。轧花机和皮棉清理机排出的不孕籽棉被不孕籽回收系 统吸入不孕籽提净机对有效的纤维进行回收。清理后的皮棉被送入总集棉机实现气棉分离,并将皮棉压成 棉胎送入皮棉溜槽。皮棉加湿系统将皮棉溜槽中的皮棉回潮到规定值。最后进入打包机打包。成型的棉包 被运包车运至自动计量及输包系统进行称重计量并输送出车间,打包机自动取样机构自动取样,信息采集 打印条形码,记录棉包信息,从而完成整个加工过程。 2 机采棉技术在应用中存在的问题 2.1 选育适合机械采收的棉花品种 在机采棉技术实际应用中,很多影响因素与棉花品种有关。例如结铃部位过于集中、枝条较长、叶面 对脱叶催熟药剂反应迟钝、抗倒伏性差、成熟不一致、纤维品质不佳等都直接与品种相关,要改变这种状 况必须从品种选育下手。目前,新疆兵团运用的机采品种主要是早—26、早—33、早—36、新陆中 36、新 陆中 49 等品种,只能基本适应机械采收的要求。但也存在问题,集中表现为纤维强力、长度、成熟性等 指标欠佳,经清理加工后纤维指标降低过多,强力、长度、短纤维含量、棉结数量都难达到一级棉的指标。 2.2 棉花化学脱叶催熟技术不完善 在棉花化学脱叶催熟技术中,脱叶剂的种类与配方、喷施机具、喷施时间及喷施后两周内的天气情况 是影响脱叶效果的直接因素。首先,脱叶剂种类与配方是最直接的因素,从 2001—2008 年的情况比较, 目前脱吐隆的效果最好,能使棉叶在绿色的状态下脱落,但价格较贵。目前喷施效果最好的进口大马力自 走式高地隙喷雾机,雾滴小,喷施均匀全面,但机具价格高,推广数量少。飞机喷施作业速度快,但棉株 下部的棉叶受药差,脱叶率低。 对脱叶催熟剂的要求是:药剂价格低廉,对纤维、制种、土壤无不良影响,对气温、湿度要求不高, 可超低量施用。 在喷施机具方面以发展高效的地面施药机具为主, 机具的日作业效率≥500 亩, 采用超宽幅、 风帘、静电、超低量施药技术等。飞机喷施要配合地面机具或人工将没有飞喷到或喷药量不足的棉田进行 辅助喷施。喷施时间要与气象部门紧密配合,选择合适的时间和气候段进行喷施。 2.3 机采籽棉的贮运、加工能力匹配问题 机采棉技术上规模以后,机采籽棉的贮运和加工之间的矛盾就凸显出来,目前,兵团采用的采收籽棉 散装运输方式,耗费辅助劳力多、运输效率低下,籽棉集中堆放,占用场地大,贮存期过长等不利于机采 棉技术进一步规模化运用。2006 年起机采棉规模较大的一些团场,为不影响采棉机工作效率,已经将机采 棉花直接卸在地头进行堆放,不仅存在安全隐患,也容易混入残膜。在大规模机采棉技术推广过程中,其 他国家在推广机采棉时也遇到了贮运的问题, 解决问题的关键就是要使用棉模设备, 在使用棉模设备之后, 美、澳等国家的机采棉才真正得以大面积推广。 应重点说明的是:棉模设备是由打垛装置、开垛装置和专用运输车三部分组成,是连接机采与加工的中间 环节,三个部分是一个整体,缺一不可,是有效解决机械采收、贮存、运输、加工能力匹配的有效途径, 工作流程是:“机械采收→棉模贮存→棉模运输→自动喂入→清理加工”。 2.4 残膜混入严重影响机采棉的质量 经农业部门实地测量,8—10 年以上地膜植棉的棉田,亩含残膜量 20 千克以上,采棉机在进行采收、 装卸以及机采籽棉贮运过程中,很容易混入残膜,由于残膜质地轻盈、透明,发生摩擦时可产生静电等原 因,在清理加工时很难将其清理出去,造成机采棉皮棉中含有残膜特杂,严重影响皮棉品质,已成为影响 机采棉质量最重要的因素。 2.5 对机采棉技术在认识上的误区 (1)农场领导的认识 (2)农场植棉农户的认识 3 对策 3.1 棉花品种的选育 适宜机械化采收的棉花品种育种的目标可定位于纤维长度≥33mm、断裂比强度≥30cN/tex 等,同时必 须形成超早熟、次早熟、早熟品种的合理搭配,有利于采棉机有较长的作业期,从而扩大推广的规模。 3.2 棉花化学脱叶催熟技术的完善 ⑴化学脱叶催熟药剂的研制 目前使用的是国外进口的脱叶催熟药剂,虽然效果较好但价格昂贵。应积极扶持国内生产厂家研制生 产脱叶催熟化学药剂,降低棉花机械收获的成本。 ⑵喷药机械技术的完善 喷药机械主要是解决如何提高效率,提高脱叶质量的问题。飞机喷施效率高,但脱叶质量差;国产喷 雾机价格低,但效率也低;引进的国外喷雾机效率高,脱叶质量好,但价格昂贵。应努力改进和提高国产 11-416 2010 国际农业工程大会论文集 喷雾机的工作效率,提高脱叶质量,降低棉花机械采收的成本。 3.3 机采籽棉贮运、加工能力的进步 ⑴机采籽棉打模、打包技术装备 提高棉模设备的应用规模,尤其是打垛装置的使用,使棉花机械化收获技术得到更大面积推广应用。 国产采棉机已经批量生产,在此基础上研制采棉打包一体机,进一步提高采棉机的工作效率。 ⑵运模、开模技术装备 3.4 田间残膜的处理 目前主要采取的预防措施是,为防止机采、贮运、堆放过程中地膜混入,机采前要将地里和地头的地 膜和滴灌带清理干净或压实,卸棉时运棉车要停在大帆布上, 避免将碎膜带入, 堆放时要将场地清理干净。 其次要采取清理措施,加工前组织人工进行清理,33788场开奖公开,在加工线上增加清除残膜的设备,同时要及时处理好清 理出的废膜,避免二次混入。 由于棉农为降低植棉成本一再要求降低地膜厚度,使棉田的残膜越来越难于清理,地里的残膜越积累 越多。虽然大家已经认识到残膜的危害,但受利益的驱动,仍然继续使用超薄的地膜。建议可否出台一个 有关地膜厚度的强制性国家标准,强制地膜生产厂家加厚地膜,为不增加棉农的购置成本,可以用回收的 残膜相抵扣。这样,既有利于残膜的回收,又减轻了土地的污染,还降低了采棉机收进残膜的几率,提高 机采皮棉的质量。 11-417



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