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中国的甘蔗收获,仅靠国外机械行吗?不行!(附图)

中国机械工业联合会机经网  发布时间:2017-12-22 14:04:21  来源:农业机械


2017年中国甘蔗机械化博览会刚刚结束一周左右,而业内人士对于中国的甘蔗收获究竟需要何种机械的讨论还在继续。有人说,引进现成的国外大型甘蔗收获机,可以快速提升收获机械化水平。但笔者认为,虽然机械化收获是甘蔗产业化发展的必然趋势,但根据目前我国甘蔗生产的实际情况,仅靠进口机械解决不了根本问题,因为各种影响因素复杂多变。

    2017年中国甘蔗机械化博览会刚刚结束一周左右,而业内人士对于中国的甘蔗收获究竟需要何种机械的讨论还在继续。

  在博览会上,有近20家企业展出了30台(套)左右的甘蔗收获机,几乎涵盖了我国蔗区使用的所有类型。

  从生产企业看,有国外大型高端产品,如迪尔、凯斯的甘蔗收获机;也有国内大型产品,如中联、柳工等企业的甘蔗收获机;还有国内各种小型的甘蔗收获机。

  

  从机器结构、工作原理看,有砍秆铺放式的,有整秆式的,也有切段式的;有结构简单、机身短小的履带机,也有配置豪华、驾乘舒适的轮式机;有自装自卸的单体机,也有边收边卸的组合机等。

  我国在甘蔗收获机械的研制方面已走过了近50年的历程,有很深的历史积淀。因此中高档甘蔗收获机在结构布置方面已差别不大,而小型产品却各具特色。

  虽然我们在甘蔗收获机械的研发方面付出了巨大的努力,但据权威资料统计,目前我国大中型甘蔗收割机保有量仅有500台,机收率只有0.3%。

  

  有人说,引进现成的国外大型甘蔗收获机,可以快速提升收获机械化水平。但笔者认为,虽然机械化收获是甘蔗产业化发展的必然趋势,但根据目前我国甘蔗生产的实际情况,仅靠进口机械解决不了根本问题,因为各种影响因素复杂多变。

  机械化收获的迫切性

  甘蔗是我国食糖原料的主要来源,保障食糖安全是国家战略。近几年甘蔗生产成本逐渐提高,人工收获成本已占总成本的一半。甘蔗机械种植和收获成为我国甘蔗生产发展的瓶颈,甘蔗收获更是劳动强度最大、环境最恶劣的环节。人工一天只能收获1t左右的甘蔗。

  目前我国农村劳动力缺乏,青壮年外出打工,基本都是老人、妇女务农。人工收获甘蔗进度慢,使得甘蔗收获时间跨度延长;加之气候变化、传统节日以及其他作物春播等,会对甘蔗收获造成影响。

  另外,人工收获的甘蔗,砍收质量良莠不齐,导致糖厂吊榨、断槽、停机现象时有发生,不能满负荷运转,榨季无限延长,后期产糖率明显下降,浪费严重。

  机械化收获已成为提高甘蔗生产能力的迫切要求,也是甘蔗产业发展的必然趋势。

  在广西柳州的桂中思源“双高”基地,1000hm2(1.5万亩)蔗田,往年榨季要请600个劳力收甘蔗,现在一台机器一天就能收割100t。平均收获成本可控制在30~40元/t,比人工收获节省成本50~60元/t。

  机械化收获甘蔗的好处还在于,在切割刀片刚入土时切断甘蔗,可减少病虫害的发生,增加宿根蔗的产生,苗根壮不易倒伏。收获后切碎的蔗叶平铺地表,可增加土壤有机成分,提高来年甘蔗产量。

  各种机型优劣

  甘蔗机械化收获工艺一般是切梢(均匀撒到已收割甘蔗地块一侧)→剥叶(在喂入、输送和切断过程中完成)→切断(压倒滚筒将甘蔗压倒在合适位置,然后切断)→除杂(将皮、叶、梢头等废弃物排出到已收割甘蔗地块一侧)和装载(通过升运器等方式将甘蔗段送入料车中)等多项工序。

  目前国内甘蔗种植区使用较多的主流机型是切段式收获机,其他各类机型也有少量应用,或者处于试验示范阶段。

  1. 切段式收获机

  我国甘蔗收获技术多从国外引进,且国外多是切段式收获机,因此我国市场上也以切段式甘蔗收获机为主。

  虽然切段后的甘蔗含杂率高,潮湿天气收割难以保存,且必须在24h之内进行压榨,否则会出现霉变或降低产品质量等缺陷,但由于切段式收获机作业过程辅助人工少,所以仍是大田蔗农的选择。

  另外,切段式甘蔗收割机对严重倒伏的甘蔗收割效果比较好,在气候温暖,不需要蔗叶进行保温、保水、保肥,地块较大,甘蔗倒伏严重的地区非常适用。

  2. 整秆式收获机

  

  整秆式收获机作业效率较高,比较适合于我国甘蔗主产区多为丘陵坡地的地理环境,在雨季切段式收获机不能作业的情况下,这种机型可以正常作业。收获后的甘蔗具有方便运输、含杂质少、损耗低、出糖量高、储存时间长等优势。

  由于诸多优点,事实上,国内一些企业在20年前就开始研发整秆式收获机,但遗憾的是很多产品的技术和作业性能仍有待完善和提高。

  而且,整秆式收获机存在不能收割严重倒伏甘蔗和需要人工进行辅助剥叶去梢的缺陷,很多蔗农不喜欢使用。

  3. 其他类型收获机

  博览会上各类机型最明显的特征是液压传动技术的普遍使用,液压马达已成为普遍采用的驱动元件。所有整秆或切段机型都是单垄收获,但配套动力和自身质量相差极大,有55.1kW(75hp)的,更有275.6kW(375hp)的,但大多都在147kW(200hp)左右。

  在博览会同期举办的甘蔗机械化作业演示会上发现,各种机型的表现不一。

  甘蔗长势不规范,多台机器的切梢作用不大;各类机器结构不同,尤其是风机结构不同,导致含杂率指标明显不一致,含杂主要是梢头段和碎叶较多。

  个别机型产生的收获损失,包括未进入机器的倒伏甘蔗和进入机器切断后又落地的甘蔗段,最多时地表一米一节。农户对于破头率没有过高的要求,只要不松动蔗跟即可。

  

  现场作业中,铺放式单一砍秆的收割机作业速度最快,但还需要剥叶砍梢;整秆收获的弯秆和梢头处理欠佳;机身短小结构简单的机器作业速度慢;自装自卸式机械需要的辅助机具多,边收边卸式机械入地难、坡地险。

  普遍存在的问题是,切梢装置调整不便,对生长高度不齐的甘蔗难以控制到合理的切梢长度;割台可调性差,造成割茬不齐、破头率高。

  近20年来,国内外企业积极参与甘蔗收获机械的研制,大力研发适合中国特色的收割机。比如凯斯纽荷兰在广东佛山成立了甘蔗收获机械生产厂,中联重科在博览会上一次将8台甘蔗收获机交付客户。

  尤其是近几年,国产甘蔗收割机的研发制造大有进展。总体趋势是国产甘蔗收获机械不断成熟,机收替代人工收获已有可选机型,但高效能收割机供给仍然不足。

  

  农机、农艺、糖厂各有掣肘

  我国甘蔗种植区域以丘陵旱坡地区为主,地形复杂,蔗田地块分散小、坡度大、石头多、机耕道不通畅。一家一户分散经营,方式多样,品种不一。

  大多蔗区是地不平、秆不直,没有机耕道,导致收割机根本进不去。只有当甘蔗种植品种、种植行距与机械化收割相适应,行距正确时,甘蔗才会处于机器中线保证收获质量。

  同时,蔗区应培育、引进适合我国主产蔗区机械化收获的甘蔗品种;规范适宜机械化收获的种植标准;整合土地资源,修建适合机械化收获的田间道路,扩大机械化收获规模。

  目前广西各地在“双高基地”规范的要求下,蔗农按照标准种植,宽窄行距固定,80、135~140、150cm行距均可进行机收。此外,通过不同熟性品种、不同植期的科学安排,可保证产糖效率和机收水平,以提高效益。

  蔗农对机械化收获的要求则比较简单,只要机收不丢蔗秆、不动蔗根、料箱含杂少即可。

  因此,只有农机农艺相融合,多培育适宜机械化和抗倒伏的品种,甘蔗全程机械化才能加快实现。

  而甘蔗产业链上的加工环节——糖厂,对甘蔗机械化收获也有着特殊的要求。

  我国的糖厂大多都是在人工收割整秆入厂的方式下建立的,使用整秆制糖生产流程基本固化。目前糖厂的生产模式不能保证切段甘蔗随到随榨,切段蔗并不符合糖厂的生产工艺。

  

  但目前甘蔗机械收获的主流技术是切段式收获,为减少含糖量损失,切段式收获甘蔗需在24h内进厂压榨。为此,新的收获、运输、压榨各环节间的衔接机制如何建立需要研究,使收获与加工能够快速有机配合。

  固然机械收获含杂率比人工高,但只要在糖厂合理扣除含杂,对推进甘蔗机收生产不会造成太大影响。

  据悉,国内糖厂将进行全面改制,政策空前利好。市场将全面放开,糖厂可以实现跨区收蔗。如此,以往垄断局面将被打破,糖厂不能强制选择只收人工作业整秆的甘蔗,这在很大程度上有利于促进甘蔗尽快实现机械收获。

  技术发展趋势

  甘蔗收获机的常见故障包括蔗秆损失、含杂率高和发动机转速下降等,需要解决的问题是提高可靠性、增强适应性。

  比如提高切梢装置的灵敏度,尽量做到多切梢少切秆;对生长弯曲、倒伏严重的甘蔗,收获时的适应性要强;蔗区采用机械种植,防止割茬不齐,破头率高;蔗地起垄平直,保证收割机行进的稳定性和收割效果,同时利于来年宿根蔗的生长,砍断处减少被撕裂分叉现象;剥叶通道内剥叶彻底,减少料箱含杂。

  未来的产品研发应向智能化(故障诊断、田间石块识别、料箱含杂报警等)、自动化(自动对行、自动调整扶蔗分蔗辊高度、自动调整风机转速等)、专业化方面发展,减少机手劳动强度,保证收获性能和作业质量的提升。研制在雨天作业时的机器,以提高收获机的有效利用率。

  

  对于切梢器,目前由于甘蔗植株生长高低不一,所以作业中切梢只能按蔗梢位置的平均高度随时调整,但在相当多的地块中,甘蔗植株长势高低悬殊过大,向两侧倾斜过多,使用切梢作用实际不大。未来设计的切梢器,其顶端高度和切梢旋转方向根据田块作物品种和长势应该可以选择。正确设置和使用切梢器可以减少进入接料车中的杂质。

  分蔗辊和扶蔗辊的旋转方向应相反,这样可以有效分离相邻行间相互缠绕的甘蔗。若配置侧刀可以切断相互缠绕的蔗叶,防止倒伏甘蔗在推送过程中连根拔起。蔗辊距地高度也应独立调整,以保证收获效果和防止泥土带入底刀。

  正确的位置是滑靴顶尖正好进入地表土可以扶起倒伏甘蔗进入切割,而滑靴顶尖正好离开地表土则可以少带泥土进入机器。扶起倒蔗切断时车速不易过快,否则易产生拔根现象。

  压倒滚筒的高度也应当可以根据倒伏甘蔗的高度调整,直秆升高,倒秆降低。过高影响切口和喂入,过低则使蔗秆折断或连根拔起。

  底刀高度设置不正确时,会产生切口不齐致使底根松动甚至连根拔起。作业时底刀正好进入地表土,保证切断时由于蔗根周围泥土拥挤不易产生破头现象。但位置过低,刀头易磨损且切割阻力大,过高易破头且影响产量。底刀高度若设置压力和高度传感器则能保证实现自动控制。

  喂入滚筒组将切断甘蔗向后输送的过程中完成去土除杂,切断滚筒要保证切断不粘连则必须刀片锋利,这对除杂和减少糖分损失有极大好处。

  除杂风机应最大限度去除蔗段上的杂叶和泥土,包括除去不含甜汁的梢段。这就要求风机风速要大于梢段而小于甜秆段的漂浮速度。风量风速应能调整,以适应不同比重的甘蔗节。

  升运器和提蓝器可进一步清除杂物和泥土,使进入储运车的物料是较为干净的甜蔗段。田间运输对收割效率影响极大,所以要求运输车质量小且灵活,轮距适合甘蔗行距,轮胎形状不易压破蔗根。

  发展模式

  国外的大型高端甘蔗收获机,在小块坡地上作业时机动性差,蔗农感到不适用;加之价格昂贵,农民的经济水平很难承受。

  就目前来看,按工序分类的专用小型收获机械最实用,也最受小规模经营的蔗农欢迎。

  因此,国内外企业在研制大型甘蔗收获机的同时,也应关注小型甘蔗收获系列机组。这种机组可以由一些简单的收割机、小型自走式甘蔗剥叶机以及配套的装运装置组成,蔗农可以根据需要自行选择各种不同的组合。

  总之,鉴于目前我国甘蔗生产的实际情况,仅依靠进口收获机无法解决甘蔗收获机械化问题。在一定的阶段内,甘蔗收获应当是小型机、切段式和整秆式机型并存的发展模式。

(知谷自媒体作者 半哑)

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责任编辑:机经网编辑部 tongdx
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