一种植物油料压榨试验方法及装置

摘要

本发明公开了一种植物油料压榨试验方法及装置，植物油料压榨试验装置包括活塞缸、单向阀、电磁换向阀、由电机驱动的液压泵和与计算机连接的处理器。本发明能实现液压控制的自动检测与恒压加载，能够灵活地设定加载压力与加载时间，方便地获取出油效率与压榨时间的关系，以及出油效率与加载压力的关系；在一次压榨试验过程中，借助处理器预设值与压力传感器的监测值，可以实现多级恒压压榨、保压、补压、延时等综合功能。

权利要求

1.一种植物油料压榨试验方法，其特征在于，按照以下关系式进行压榨：植物油料出油效率Y与压榨压力P的关系式为：Y＝c·lnP+d；

植物油料出油效率Y与保压时间t的关系式为：Y＝a·lnT+b；植物油料出油效率Y与压榨压力P、保压时间t的关系式为：Y＝Alnt+BlnP+C；

其中，9.5MPa

2.根据权利要求1所述的植物油料压榨试验方法，其特征在于，所述植物油料为蓖麻 籽，c＝ 0.4204；d＝ -0.8849；a＝ 0.0739；b ＝0.422；A ＝0.0739，B＝ 0.4204,C＝-1.007。

3.根据权利要求1所述的植物油料压榨试验方法，其特征在于，所述植物油料为花生籽、菜籽、葵花籽、光皮树籽、大豆、芝麻中的一种。

4.一种植物油料压榨试验装置，其特征在于，包括活塞缸、单向阀、电磁换向阀、由电机驱动的液压泵和与计算机连接的处理器，所述活塞缸第一接口与所述单向阀连通，所述单向阀与所述电磁换向阀连通，所述液压泵通过所述电磁换向阀与所述活塞缸第二接口连通，所述处理器与所述电磁换向阀电连接，所述电磁换向阀和所述液压泵均与油箱连通；所述活塞缸与所述单向阀之间并联有蓄能器和压力传感器，所述压力传感器与所述处理器连接；所述活塞缸的活塞杆与被压装置连接；所述单向阀的控油口并联接入所述电磁换向阀与所述活塞缸之间；所述被压装置内的植物油料出油效率Y与压榨压力P的关系式为：Y＝c·lnP+d；植物油料出油效率Y与保压时间t的关系式为：Y＝a·lnT+b；植物油料出油效率Y与压榨压力P、保压时间t的关系式为：Y＝Alnt+BlnP+C；其中，9.5MPa

1.5min

5.根据权利要求4所述的植物油料压榨试验装置，其特征在于，所述单向阀与所述电磁换向阀之间并联有溢流阀。

6.根据权利要求4或5所述的植物油料压榨试验装置，其特征在于，所述活塞缸和单向阀之间还并联有压力表。

7.根据权利要求4所述的植物油料压榨试验装置，其特征在于，所述处理器为PLC。

8.根据权利要求6所述的植物油料压榨试验装置，其特征在于，所述单向阀与所述电磁换向阀之间接有调速阀。

说明书

一种植物油料压榨试验方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及液压加载与保压领域,特别是一种植物油料压榨试验方法及装置。

背景技术

[0002] 目前，在植物油料压榨领域，还没有能专门提取加载方式和出油效率的试验装置，现有的试验手段是借鉴其他学科的仪器对单一因素进行研究，不能提取出油效率与压榨时间及加载压力的关系曲线，得到植物油料最佳的压榨时间和压榨方式，对植物油料压榨出油综合影响参数还缺乏专门的试验装备。现有榨油装备（包括静力压榨设备和连续动力压榨设备）大多是靠经验设计出来的，一方面，存在着压力不足或者压榨时间太短的问题，导致出油不完全；另一方面在不了解油料出油效率与压榨时间及压榨压力关系的前提下，为了获得较高地出油效率一味地增加压榨时间和压榨压力反而会增大“功效比”，造成榨油成本上升，得不偿失。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种植物油料压榨试验方法及装置，实现平稳加载或按预设压力时间段进行分段恒压加载，从而提取加载压力与出油效率之间的关系曲线，实现自动检测与保压。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种植物油料压榨试验方法，按照以下关系式进行压榨：植物油料出油效率Y与压榨压力P的关系式为：Y=c·lnP+d；

[0005] 植物油料出油效率Y与保压时间t的关系式为：Y=a·lnT+b；

[0006] 植物油料出油效率Y与压榨压力P、保压时间t的关系式为：Y=Alnt+BlnP+C；

[0007] 其中，9.5MPa

[0008] 上述关系式中各系数的求取过程如下：

[0009] 1）取四组以上植物油料，每次在被压装置压榨腔中装入一组植物油料，以压榨压力P对被压装置加载；

[0010] 2）检测被压装置的实际压力值Pk，若实际压力值Pk超过P，则进入保压状态，保压时间为t，每组植物油料的保压时间t不同；

[0011] 3）每次压榨完成后，从被压装置压榨腔中取出压榨后的植物油料饼粕，测定残油率，经过计算得到每组植物油料在压榨压力P下的出油效率Y；

[0012] 4）对上述同一压榨压力、多种保压时间下的植物油料出油效率取平均值，利用对数函数Y=c·lnP+d进行拟合，求出常数c、d；

[0013] 5）取4组以上与上述步骤1）中植物油料相同的植物油料，在同一保压时间T下，分别在不同的压榨压力P′下进行压榨，得到每组植物油料在保压时间T下的出油效率；其中9.5MPa

[0014] 6）对步骤6）得到的同一保压时间、多种压榨压力下植物油料的出油效率取平均值，采用对数函数Y=a·lnT+b进行拟合，求出常数a、b；

[0015] 7）利用同一压榨压力、多种保压时间下的植物油料压榨过程中的压榨压力、保压时间、出油效率，以及同一保压时间、多种压榨压力下的植物油料压榨过程中的压榨压力、保压时间、出油效率，采用对数函数类型Y=Alnt+BlnP+C进行拟合，求得系数A、B、C，以此预测植物油料出油效率对应需要施加的压榨压力值。

[0016] 作为优选方案，所选植物油料为蓖麻籽，每组蓖麻籽重量为40g，蓖麻籽的压榨试验过程如下：

[0017] 1）在被压装置压榨腔中装入一组蓖麻籽，以压榨压力P=1.6MPa对被压装置加载；

[0018] 2）检测被压装置的实际压力值Pk，若实际压力值Pk超过P，则进入保压状态，保压时间为t=2min；

[0019] 3）从被压装置压榨腔中取出压榨后的蓖麻籽饼粕，测定残油率，经过计算得到压榨压力P下蓖麻籽的出油效率Yn，其中n表示压榨压力P下进行压榨试验的次数；

[0020] 4）另取4组蓖麻籽，对每组蓖麻籽，在同一压榨压力P下，分别将上述步骤2）中的保压时间设为4min、6min、8min、10min，重复步骤1）—步骤3），直至得到每组蓖麻籽的出油效率；

[0021] 5）对上述同一压榨压力、多种保压时间下的蓖麻籽出油效率取平均值，利用对数函数Y=c·lnP+d进行拟合，求出常数c=0.4204；d=-0.8849，即Y=0.4204lnP-0.8849；

[0022] 6）在保压时间T=2min、4min、6min、8min、10min时，对每一保压时间每次取五组蓖麻籽在压榨压力P′=3.2MPa、4.8MPa、6.4MPa、8MPa、9.6MPa下进行压榨，并计算各组蓖麻籽的出油效率；

[0023] 7）对步骤6）得到的同一保压时间、多种压榨压力下蓖麻籽的出油效率取平均值，采用对数函数Y=a·lnT+b进行拟合，求出常数a=0.0739；b=0.422，即Y=0.0739lnT+0.422，其中Y表示出油效率；

[0024] 8）利用同一压榨压力、多种保压时间下的蓖麻籽压榨过程中的压榨压力、保压时间、出油效率，以及同一保压时间、多种压榨压力下的蓖麻籽压榨过程中的压榨压力、保压时间、出油效率，采用对数函数类型Y=Alnt+BlnP+C进行拟合，求得系数A=0.0739，B=0.4204,C=-1.007，即Y=0.0739lnt+0.4204lnP-1.007。

[0025] 一种植物油料压榨试验装置，包括活塞缸、单向阀、电磁换向阀、由电机驱动的液压泵和与计算机连接的处理器，所述活塞缸第一接口与所述单向阀连通，所述单向阀与所述电磁换向阀连通，所述液压泵通过所述电磁换向阀与所述活塞缸第二接口连通，所述处理器与所述电磁换向阀电连接，所述电磁换向阀和所述液压泵均与油箱连通；所述活塞缸与所述单向阀之间并联有蓄能器和压力传感器，所述压力传感器与所述处理器连接；所述活塞缸的活塞杆与被压装置连接；所述单向阀的控油口并联接入所述电磁换向阀与所述活塞缸之间。

[0026] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明能实现液压控制的自动检测与恒压加载，能够灵活地设定加载压力与加载时间，方便地获取出油效率与压榨时间、以及出油效率与加载压力的关系；在压榨试验过程中，借助处理器预设值与压力传感器的监测值，可以实现多级恒压压榨、保压、补压、延时等综合功能。

附图说明

[0027] 图1为本发明一实施例液压回路结构示意图；

[0028] 图2为本发明一实施例理论压力曲线与实际压力曲线比较图，其中粗实线表示理论压力曲线，细实线表示实际压力曲线；

[0029] 图3为本发明一实施例一次试验多级加载的理论压力曲线与实际压力曲线的比较图，其中粗实线表示理论压力曲线，细实线表示实际压力曲线；

[0030] 图4为本发明一实施例蓖麻籽压榨时间与出油效率的关系曲线图；

[0031] 图5为本发明一实施例蓖麻籽压榨压力与出油效率的关系曲线图；

[0032] 图2中：

[0033] Ⅰ：试验一；Ⅱ：试验二；Ⅲ：试验三；Ⅳ：试验四；P1：试验一的理论控制压力；P2：试验二的理论控制压力；P3：试验三的理论控制压力；P4：试验四的理论控制压力。

具体实施方式

[0034] 本发明试验方法示例仅以蓖麻籽作为压榨对象进行说明，其他油料压榨试验方法与此相同。

[0035] 精选蓖麻子1200克，均分成30袋，在6种加载压力（10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa）和5种保压时间(2min、4min、6min、8min、10min)条件下，每次选40克蓖麻籽放入被压榨装置4（见图3）中压榨。

[0036] （1）第1组试验：加载压力为10MPa时，进行五种保压时间压榨试验[0037] 步骤一：在被压装置压榨腔中装入40g蓖麻籽，接通电机，设定PC机控制压榨压力Pc=1.6MPa（因为压力传感器5检测活塞缸大腔压力，活塞缸大腔与被压装置压榨腔面积之比为6.25，即实际作用到被压装置上的压榨压力为10MPa），开启PLC，接通电磁换向阀左位，活塞杆开始快速向下运动，对被压装置进行加载，此过程中电磁换向阀左位一直接通，活塞缸大腔压力不断上升，当传感器检测到的实际压力值超过压榨压力Pc后，PC机控制PLC14发出电信号，断开电磁换向阀，活塞缸大腔液压油被锁住，进入保压状态，保压2min后，PC机控制PLC接通电磁换向阀右位，活塞杆退回加载前的位置，准备下一次试验。

[0038] 步骤二：从被压装置的压榨腔内取出压榨后的蓖麻籽饼粕，测定残油率RR，即可得到蓖麻籽的出油效率Y（Y=(Ro-RR)/Ro，其中Ro为蓖麻籽的含油率，RR为饼粕残油率）步骤三：重新装料，重复上述试验步骤，保压时间分别设定为4min、6min、8min、10min，测定饼粕残油率，计算出油效率。

[0039] （2）第2组试验：同理，对剩下的每袋蓖麻籽进行试验：重新设定PC机控制压榨压力分别为3.2MPa、4.8MPa、6.4MPa、8MPa、9.6MPa（则对应加载压力为20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa），分别对应5种保压时间进行压榨试验。

[0040] 由试验得到的数据如下表：

[0041] 两组试验得到的试验数据表

[0042]

[0043] （3）采用对数函数类型Y=Alnt+BlnP+C对上表试验数据进行拟合，求得系数A=0.0739，B=0.4204,C=-1.007，表达式中，出油效率的理论计算值与实际值的最大误差为8.7%，因此能较好的预测该种油料在任意压榨条件下的出油效率。

[0044] Y=0.0739lnt+0.4204lnP-1.007

[0045] 其中，t为压榨时间（1.5min

[0046] 设计榨油设备时，通常能预知压榨时间，因此通过上述表达式即可预测某种油料出油效率对应需要施加的压榨压力值，进而指导榨油设备结构和操作参数的设计。

[0047] 提取最佳的压榨时间和压榨方式的试验方法：

[0048] （1）单独研究出油效率与压榨时间的关系：将同一压榨时间、多种加载压力下的出油效率取平均值，采用对数函数类型Y=a·lnT+b进行拟合，求出a、b。

[0049] 本例仅以蓖麻籽出油效率与压榨时间关系Y=0.0739lnT+0.422示例说明，如图4。图中，当压榨时间超过6min后，蓖麻籽出油效率基本无变化，延长压榨时间只会增加无用功的消耗，因此蓖麻籽最佳压榨时间为5min左右。

[0050] （2）单独研究出油效率与加载压力的关系：将同一加载压力、多种压榨时间下的出油效率取平均值，利用对数函数Y=c·lnP+d进行拟合，求出c、d。本例仅以蓖麻籽出油效率与加载压力关系Y=0.4204lnP-0.8849示例说明，如图5，加载压力对出油效率的影响比较明显。

[0051] （3）结合本发明提取的试验数据和上述数据处理方法，可以得出这样的结论：在相同压榨功耗的条件下，适当增加压榨压力、减小压榨时间能获得更高的出油效率。

[0052] 上述提取油料压榨曲线的试验方法及数据处理方法不止适用于蓖麻籽，对于其他常见植物油料如花生籽、菜籽、葵花籽、光皮树籽、大豆、芝麻等也是适用的。

[0053] 如图1所示，本发明一实施例的压榨试验装置包括活塞缸2、液控单向阀7、电磁换向阀10、由电机12驱动的液压泵11和与计算机连接的PLC，所述活塞缸2第一接口与所述液控单向阀7连通，所述液控单向阀7与所述电磁换向阀10进油口连通，所述液压泵11通过所述电磁换向阀10与所述活塞缸2第二接口连通，所述处理器与所述电磁换向阀10电连接，所述电磁换向阀10和所述液压泵11均与油箱13连通；所述活塞缸2与所述液控单向阀7之间并联有蓄能器4和压力传感器5，所述压力传感器5与所述处理器连接；所述活塞缸2的活塞杆3与被压装置1连接；所述液控单向阀7的控油口并联接入所述电磁换向阀10与所述活塞缸2之间。

[0054] 所述液控单向阀7与所述电磁换向阀10之间并联有溢流阀8。

[0055] 所述活塞缸2和液控单向阀7之间还并联有压力表6。

[0056] 本发明装置的所有部件经油管连接，组成一个自动控制加载与保压的液压回路。电机的发动机经过皮带连接液压泵，液压泵的进油口连接油箱，出油口进过油管连接电磁换向阀，电磁换向阀的一个接口经过油管连接活塞缸的一个接口，电磁阀的另外一个接口经过油管连接调速阀的进油口，调速阀的出油口连接液控单向阀，在调速阀和液控单向阀的油管之间再连接一个溢流阀，液控单向阀的出油口连接活塞缸的另一个接口。液控单向阀的控油口连接电磁换向阀与活塞缸之间的油管。再在液控单向阀与活塞缸之间的油管连接蓄能器、压力表、压力传感器。活塞缸的伸出端直接给被压装置加载。

[0057] 试验前按下电机启动按钮,电机带动液压泵工作。首先手动接通电磁换向阀左线圈，液压油进入活塞缸大腔，活塞杆伸出对被压榨装置加压，被压装置里面的植物油料受到压榨。压力传感器实时检测活塞缸大腔的压力，把检测到的压力信号传递给PLC,PLC把接收到的电信号传递给PC机进行显示。加载过程中，活塞缸大腔压力不断上升，PLC将压力传感器检测到的实际压力与理论压力进行比较，当实际压力与理论压力的差值超过|△P|后，PLC发出电信号控制电磁换向阀中位接通，液压泵卸荷，油路锁死，蓄能器进行保压；由于液压系统的内泄和植物油料油液被压榨出来，活塞缸大腔压力会慢慢下降，当降幅超过预先设定的压降|△P|时，PLC发出电信号控制电磁阀的左位得电。液压泵给活塞缸大腔补油，大腔压力重新升高，压力升高的幅值超过|△P|后，电磁换向阀中位接通，液压泵再次卸荷。如此往复加载，即可实现对植物油料任意长时间段内恒压压榨。该植物油料压榨试验装置通过压力传感器、蓄能器、PLC、PC机、电磁换向阀达到对植物油料恒压或分段恒压压榨的目的。

[0058] 压榨完毕后，接通电磁换向阀的右位，液压泵出油口的液压油进入活塞缸有杆一侧的腔体内，液控单向阀的控油口内有高压油，控油口打开，液控单向阀导通，通过液控单向阀回油。

[0059] 液控单向阀7与所述电磁换向阀10之间接有调速阀9，调速阀在本试验装置中的作用是控制活塞缸的加载速度，即可以调节图2（理论压力曲线与实际压力曲线比较图）理论曲线图斜直线的斜率，可验证加载速度对出油效率的影响。

[0060] 工作时，首先开动电机12，电机带动液压泵11工作，液压泵从油箱13吸油，电磁换向阀10的左位得电，液压油经过调速阀9和液控单向阀7进入活塞缸2的大腔，活塞杆给被压装置加载，进而对植物油料进行压榨。

[0061] 压力传感器5把检测到的加载压力信号实时传给PLC，与设定的理论压力进行比较，当差值超过预设的幅值|△P|后，PLC控制电磁换向阀10中位接通，液压泵卸荷，活塞缸2大腔锁死，蓄能器4进行保压。

[0062] 保压一段时间后，由于液压系统内部泄漏和植物油料油液被压榨出来等因素的影响，活塞缸2大腔压力会慢慢降低，当降幅超过预先设定的幅值|△P|时，PLC发出电信号控制电磁阀10的左位得电。液压泵11给活塞缸2大腔补油，活塞缸大腔压力重新升高，压力升高的幅值超过|△P|后，电磁换向阀10中位接通，液压泵再次卸荷。

[0063] 如此往复加载，可实现对植物油料任意长时间段内恒压压榨。