多功能茶叶理条机

多功能茶叶理条机⁽¹⁷⁾

一、问题提出

在茶叶生产区，广大茶农现有茶叶机械大部分都是高耗能、低效率、粗放型的加工机械，其中理条机就是一个非常典型的例子。当今全球的能源面临重重危机，世界各国都在倡导低碳生活，发展低碳经济，节能减耗意义重大。因此，对制茶过程中不可或缺的茶叶机械之一的理条机进行节能减耗改造，意义非同小可，将单一功能的茶叶理条机改造升级成集杀青、理条、烘焙、提香为一体的多功能理条机，对广大茶农降低生产成本、提高茶叶品质、增加经济收入有着重要的意义。

在茶叶生产加工过程中，茶叶机械的电热能利用率的高低，直接影响着广大茶农的茶叶生产成本；制茶设备的温度均匀及操作，直接影响着干茶的品质。通过对茶叶理条机的节能降耗、新材料的应用、控制电路等几个方面的研究，对理条机进行技术升级与改造，使得单一功能的理条机向多功能理条机发展，通过节能、低碳、高效益的多功能理条机推广，为广大茶农降低制茶成本、增加收入提供技术保障。

二、问题剖析

茶叶理条机是茶叶加工工艺中必不可缺少的机械。目前，广大农户使用的理条机主要存在着以下几个问题：

1.单机电功率装机容量相当大。理条机的功耗为10～13kW/台，一个小型茶叶加工厂需5～8台理条机，其总装机容量达到50～100kW。目前，茶厂主要分布在广大农村，对于农村电网有限的负荷能力来说，是承受不了的，产茶季节来临，农村电网的超负荷常常会使机器无法正常运行。

2.理条机采用的是U型电热管红外线热辐射的加热方式，热传输上效率低、升温慢。

3.加热系统没有保温处理，热效率低。因为加热系统没有保温处理，同时多槽的U型锅体在电热管炉体的上方（4～5cm）做80～120次/分的往返运动，运动时所产生的气流也会导致相当多的热量散失，热效率很低，不符合低碳经济和节能降排的要求。

4.锅体温度受热不均匀、温差大，干茶的品质难以保证。

5.无法进行数据化生产，操作难度大。由于理条机上的温度控制器所显示的温度并不是锅体的实际温度，仅仅是一个参考温度，而且不同理条机所显示的温度差异较大，在实际操作中只能凭丰富的制茶经验才能进行生产。

6.无时间控制功能，劳动强度大，增加人工工资成本。

除了电加热的茶叶理条机之外，广大农村还有相当数量的燃烧薪柴进行加热的理条机仍在使用当中。除了上述问题，薪柴式加工存在着制茶温度无法有效控制，烟尘、二氧化碳的排放，生态环境的破坏等问题。

三、问题解决

（一）茶叶理条机炉锅一体化的改造

1.拆除原有U型电热管装置，保持原有支架。

2.选用新型的耐高温柔性电热膜（其耐温≥500℃），电功率为800～900W/片，工作电压为220V。

3.将其电热膜与温度探头紧贴在锅体下表面，进行保温处理，引出电源与控制线。

4.将电热膜引线和温度探头引线接在锅体外壳的左侧或右侧，加以定位。

5.一体化锅体与支架进行软连接，供电方式采用三相交流电。

（二）理条机控制电路的改造

鉴于传统理条机测温不准、无时控功能等因素，无法进行数据化生产，操作不方便，我们对理条机进行电气控制电路的改造。如图1所示。

图1　改造后理条机电气控制原理

（三）工作原理

合上QF→合上RT线圈得电（温度未达到设定值）→RT辅助触头闭合→交流接触器KN线圈得电→KN主触头闭合→R₁、R₂、R₃对锅体进行加热→当温度达到设定值时，温控器RT的触头断开→KN线圈失电→KN主触头分离→R₁、R₂、R₃停止对锅体加热→当锅体的温度低于设定值时RT触头重新闭合→接触器KN线圈得电→KN主触头闭合对锅体进行第二次加热，如此重复循环，使温度保持在恒定值上。

行程开关SQ安装在锅体的支架上，当锅体就位时，KT线圈得电，理条机开始计时，此时合上QS电动机得电理条机进入正常工作状态。达到预定时间后，KT常开触头闭合，报警器输出音乐，提醒人员进入下一步操作，若是多台理条机则可用多种音乐提醒哪台机器到时。

（四）茶叶理条机改造前后外观

图2　改造前的茶机加热系统

图3　改造后的茶机加热系统

图4　改造后的多功能茶机生产过程

图5　改造后的多功能茶机

（五）成果效用

1.理条机改造前后各项效能的比较

注：燃料费用，用电计算时按0.6元/度，若采用峰谷电计算，平均按0.4元/度计算，则实际燃料费用还要降低。用薪柴计算时，炒制1千克干茶需8千克杂柴，杂柴市场价为50～60元/100千克，另加用电0.5元/千克干茶。

2.改造后理条机与非改造理条机制茶品质对比表

四、推广应用

通过对传统理条机进行技术升级与改造，使单一功能向多功能发展，产生节能、低碳、高效的综合效益，为广大茶农降低制茶成本、提高茶叶品质提供技术保障，在国内茶企业有很好的推广价值。

多功能茶叶理条机已获中国实用新型专利。

五、专家点评

1.经过改造后的多功能茶叶理条机，其最大特点是热效率高、节能环保。

2.测温准确，整机温度均匀，茶叶一致性和品质都得到了大幅提升。

3.可进行数据化生产，减轻茶农的劳动强度，提高了经济效益。

【注释】

(1)设计者：徐星灵，男，1990年2月出生，衢州中等专业学校机电技术与应用专业学生
星座：水瓶座　职业理想：成为优秀的实训指导老师
崇拜偶像：乔布斯　人生格言：向创新致敬
指导教师：杨宗斌

(2)设计者：郑奔，男，1993年9月出生，衢州市中等专业学校机械数控专业学生
职业理想：工业产品设计师
人生格言：河流之所以能够到达目的地，是因为它懂得怎样避开障碍
指导老师：程华伟

(3)设计者：郑军，男，1967年12月出生，浙江教育学院物理专业毕业，现任教于衢州中专
职业理想：做一名会思考、有特点、受欢迎的职业教育工作者
人生格言：敢作敢为　崇拜偶像：李开复设计者：张鑫博，男，1984年1月出生，浙师大凝聚态物理专业毕业，现任教于衢州中专
职业理想：当一名优秀的职业学校教师　星座：摩羯座
人生格言：事越烦，越要耐烦；天底下没有不烦的事
崇拜偶像：贾诩设计者：杨勇华，男，1979年8月出生，长春师范学院物理学专业毕业，现任教于衢州中专
职业理想：当一名深受学生欢迎的教师
人生格言：用理想和信念支撑自己的精神
崇拜偶像：俞敏洪设计者：徐忆，男，1986年3月出生，湖南大学应用物理专业毕业，现任教于衢州中专职业理想：当一名优秀的职业学校教师与班主任　星座：白羊座
人生格言：竭尽全力，顺其自然，不放弃努力
崇拜偶像：诸葛亮

(4)设计者：胡聪，男，1993年4月出生，衢州中专机械数控专业学生
职业理想：工业设计师　崇拜偶像：乔布斯
人生格言：要体验人生，就要把握现实，相信现实
指导老师：程华伟

(5)设计者：郑军，男，1967年12月生，浙江教育学院物理专业毕业，现任教于衢州中专
职业理想：做一名会思考、有特点、受欢迎的职业教育工作者
人生格言：敢作敢为　崇拜偶像：李开复设计者：张鑫博，男，1984年1月生，浙师大凝聚态物理专业毕业，现任教于衢州中专
星座：摩羯座　职业理想：当一名优秀的职业学校教师
人生格言：事越烦，越要耐烦；天底下没有不烦的事
　崇拜偶像：贾诩

(6)设计者：徐妙奇，男，1993年6月出生，衢州市工程技术学校学生
职业理想：企业家　崇拜偶像：李书福
人生格言：方法总比问题多，办法总比困难多

(7)设计者：陈志升，男，1989年8月出生，衢州市工程技术学校学生
职业理想：商人　崇拜偶像：乔布斯
人生格言：事不避难，敢于担当，奋勇向前

(8)设计者：程真，男，1984年10月生，江西理工大学电子信息工程系毕业，现任教于衢州市工程技术
人生格言：因为专业，所以创业；因为进步，所以创新；学不自满求创新

(9)设计者：徐婷，女，衢州市工程技术学校电脑美术专业学生
星座：处女座　职业理想：高级设计师

(10)设计者：周文祥，男，1996年3月出生，衢江职业中专机电专业学生
星座：双鱼座　职业理想：开一家电焊铺，自己当工人也当老板
人生格言：我的事情我做主
指导老师：刘小康

(11)设计者：王英，女，1981年6月出生，现任教于衢江职业中专
星座：巨蟹座　职业理想：做一位让学生喜爱的老师
人生格言：没有最好只有更好
崇拜偶像：海尔集团执行总裁张瑞敏

(12)设计者：赖贇，男，1994年11月出生，衢江区职业中专机电专业学生
星座：天蝎座　职业理想：高级技师　崇拜偶像：爱迪生
人生格言：一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴

(13)设计者：吴飞飞，男，1995年3月出生，常山县职业中专电气焊接专业学生
星座：双鱼座　崇拜偶像：姚明　职业理想：做一名焊接专业高级人才
人生格言：我的未来不是梦指导老师：徐章宏

(14)设计者：陈洪，男，1994年12月出生，江山中专数控应用技术专业学生
设计者：毛嘉豪，男，1995年12月出生，江山中专数控应用技术专业学生

(15)设计者：柯林华，男，1995年8月出生，江山中专数控应用技术专业学生
设计者：徐晨曦，男，1995年10月出生，江山中专数控应用技术专业学生
设计者：毛益春，男，1996年2月出生，江山中专数控应用技术专业学生

(16)设计者：邹军师，男，1995年10月出生，开化县职教中心电工专业学生
星座：天秤座　职业理想：电气工程师　崇拜偶像：爱迪生
人生格言：成功的时候不要忘记过去，失败的时间不要忘记未来
指导老师：周良奎

(17)设计者：周良奎，男，1957年6月出生，衢州师范化学专业毕业，现任教于开化县职教中心
职业理想：当一名业余发明家　崇拜偶像：爱迪生
人生格言：创新是创业的翅膀