基于筒子紗智能染色精準計量工業(yè)示范項目

一、泰安康平納機械有限公司簡(jiǎn)介
泰安康平納機械有限公司成立于2009年，是專(zhuān)業(yè)從事智能化印染裝備、后整理裝備及智能物流裝備開(kāi)發(fā)制造的國家高新技術(shù)企業(yè)、山東省智能制造標桿企業(yè)、山東省首批物聯(lián)網(wǎng)應用示范基地。公司擁有國家認定企業(yè)技術(shù)中心、山東省智能染整裝備重點(diǎn)實(shí)驗室等國家省部級研發(fā)機構。先后承擔完成國家“863”計劃、科技支撐計劃、國際科技合作計劃等國家省部級科研項目，榮獲國家、省部級科技進(jìn)步一等獎11項,其中“筒子紗數字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備”榮獲2014年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎，建設的“筒子紗染色智能工廠(chǎng)”列入2015年國家首批46家智能制造試點(diǎn)示范項目、2017年《中國制造2025》重大標志性項目和山東省新舊動(dòng)能轉換重點(diǎn)項目等，榮獲第五屆中國工業(yè)大獎。

二、項目實(shí)施背景

我國筒子紗染色企業(yè)用工近百萬(wàn)，年染紗1000多萬(wàn)噸，85%以上的色織用紗線(xiàn)通過(guò)筒子紗染色制造。印染企業(yè)廢水排放占紡織行業(yè)80%以上，是我國工業(yè)污水的主要來(lái)源之一。筒子紗染色設備規格多、裝備自動(dòng)化程度低、質(zhì)量穩定性差、水耗能耗高、污水排放量大、用工密集、勞動(dòng)強度大，傳統染色生產(chǎn)方式已無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代的需求。歐洲已進(jìn)行臥式染色機生產(chǎn)流程的自動(dòng)化研究，實(shí)現局部自動(dòng)化，染色一次合格率達到90%以上。國內普遍采用立式染色機僅實(shí)現單機自動(dòng)化，染色工藝的配方由人工來(lái)制定，精準度低，染料助劑人工計量誤差大等人為因素影響，染色一次合格率80%左右。

針對上述行業(yè)技術(shù)難題和國家紡織工業(yè)轉型升級急需，2008年3月被列入十一五國家科技支撐計劃，2012年3月份成功通過(guò)中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì )鑒定：筒子紗數字化自動(dòng)染色方法及工藝、基于中央控制的筒子紗自動(dòng)染色成套技術(shù)設備及生產(chǎn)線(xiàn)達到國際領(lǐng)先水平。創(chuàng )新地研究出筒子紗數字化自動(dòng)染色成套技術(shù)及裝備，建成國內外首條立式染色機筒子紗全流程數字化自動(dòng)染色生產(chǎn)線(xiàn)，從而實(shí)現了筒子紗數字化染色車(chē)間現場(chǎng)無(wú)人化操作，該裝備榮獲2014年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎，使我國成為首家突破全流程自動(dòng)染色并實(shí)現工程化應用的國家，是我國紡織機械歷史上第一個(gè)國家科技進(jìn)步一等獎。

三、具體創(chuàng )新措施

該項目圍繞數字化節水染色工藝技術(shù)、高效數控染色關(guān)鍵設備、生產(chǎn)全過(guò)程的中央自動(dòng)控制系統及自動(dòng)化染色生產(chǎn)線(xiàn)等方面，創(chuàng )新地研究出筒子紗數字化自動(dòng)染色成套技術(shù)及裝備，建成國內外首條立式染色機筒子紗全流程數字化自動(dòng)染色生產(chǎn)線(xiàn)，從而實(shí)現了筒子紗數字化染色車(chē)間現場(chǎng)無(wú)人化操作，推動(dòng)了紡織行業(yè)數字化、自動(dòng)化、智能化、清潔化的技術(shù)進(jìn)步。

（一）基于精準計量的筒子紗低浴比節水染色工藝研究

在染色過(guò)程中，染缸的性能參數對水耗及熱能耗具有明顯影響。染缸浴比的大小直接影響這染色過(guò)程中水的消耗量。同時(shí)，提高筒子紗染色質(zhì)量，減少回染次數，在節能染化料及助劑的消耗量的同時(shí)，可節約大量水資源及熱能資源。

針對傳統染色生產(chǎn)過(guò)程中用水量大、能耗大等現狀，開(kāi)展筒子紗低浴比節水染色工藝研究；通過(guò)建立筒子紗低浴比節水染色模型，開(kāi)展低浴比節水染色工藝參數優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出筒子紗浸堆染色工藝；并開(kāi)發(fā)出全過(guò)程百萬(wàn)組工藝數據庫，實(shí)現了工藝參數精準制定與自動(dòng)生成，為筒子紗染色全流程綠色化生產(chǎn)提供重要工藝基礎。

（二）基于中央控制的精準計量節水低能耗染色成套設備

針對筒子紗綠色化生產(chǎn)流程及生產(chǎn)工藝需求，開(kāi)展適合于筒子紗綠色染整流程的筒子紗成套染色裝備研制，重點(diǎn)對關(guān)鍵工藝裝備、自動(dòng)物流裝備兩方面開(kāi)展綠色節能方面研究，減少單位產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的能源消耗，提高資源利用效率，提高染色一次合格率，降低復染幾率，提高生產(chǎn)效率，綜合減少資源使用量及污染物排放量。

在綠色成套裝備研制過(guò)程中，主要開(kāi)展低浴比立式節水染色機、染料助劑精確自動(dòng)配送系統、筒子紗高效脫水/烘干技術(shù)及裝備等關(guān)鍵工藝裝備以及紗線(xiàn)無(wú)損自動(dòng)裝卸、大噸位紗籠自動(dòng)轉運等自動(dòng)物流裝備進(jìn)行結構設計優(yōu)化及設備研制開(kāi)發(fā)，為筒子紗染色全流程的綠色化生產(chǎn)提供重要裝備支撐。

（三）創(chuàng )新研發(fā)出筒子紗數字化染色生產(chǎn)全過(guò)程的中央自動(dòng)化控制系統，實(shí)現在線(xiàn)檢測、集中管控

為實(shí)現筒子紗染色全流程生產(chǎn)任務(wù)的自動(dòng)控制，解決控制點(diǎn)多、信息量大、在線(xiàn)檢測、實(shí)時(shí)反饋閉環(huán)控制、自動(dòng)化運行可靠性等難題，創(chuàng )新開(kāi)發(fā)出中央控制的筒子紗生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)化控制系統，實(shí)現了染色工藝過(guò)程的智能化控制，為筒子紗全流程數字化自動(dòng)染色提供了重要的系統保障。 

四、取得成效、案例實(shí)踐及推廣示范

（一）取得成效

1.節能減排

以自主研發(fā)的國家科技進(jìn)步一等獎成果——筒子紗數字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備為技術(shù)基礎建設智能染色工廠(chǎng)，染色一次合格率由80%提高至98%以上，提高生產(chǎn)效率28%，節約用工80%，與《印染行業(yè)規范條件（2017版）》相比，噸紗節水70%、減少污水排放68%、綜合能耗降低45%，環(huán)保社會(huì )效益顯著(zhù)。達到國際領(lǐng)先水平，填補國際空白。

2.投資收益情況

公司發(fā)揮泰安本部智能染色工廠(chǎng)示范引領(lǐng)作用，以點(diǎn)帶面，示范推廣，規劃到2025年在全國紡織服裝產(chǎn)業(yè)密集區, 以政府引導、企業(yè)為主體、采取多方合作模式建設50個(gè)標準化智能染色共享工廠(chǎng)，全部達產(chǎn)后，形成年染色紗100萬(wàn)噸，實(shí)現銷(xiāo)售收入300億元、利稅50億元，年節約用水9500萬(wàn)噸、減排9000萬(wàn)噸、節約標準煤89萬(wàn)噸。

3.環(huán)境和社會(huì )效益

公司建設的智能染色工廠(chǎng)，實(shí)現了紡織染色全流程數字化、自動(dòng)化、智能化，使紗線(xiàn)染色一次合格率由傳統方式的70%提高到98%以上，提高生產(chǎn)效率28%，節約用工80%，噸紗用水由傳統的130噸降至35噸、節約用水70%以上；噸紗用電由傳統的2700千瓦時(shí)降至1500千瓦時(shí)、節電45%；噸紗用蒸汽由傳統的9噸降至3.3噸、節約蒸汽58%以上。公司規劃10年內在全國紡織服裝產(chǎn)業(yè)密集區建設50個(gè)智能染色共享工廠(chǎng)，全部建成達產(chǎn)后，形成年染色紗100萬(wàn)噸，年實(shí)現銷(xiāo)售收入300億元，年節約用水9500萬(wàn)噸、減排污水9000萬(wàn)噸，年實(shí)現社會(huì )節能量88.9萬(wàn)噸標準煤。有助于推動(dòng)印染行業(yè)實(shí)現優(yōu)質(zhì)高效染色，轉型升級為集約化、規?；a(chǎn)和低耗、低排放的綠色產(chǎn)業(yè)。

（二）案例實(shí)踐

康平納智能染色共享工廠(chǎng)在全國各地建成投產(chǎn)，得到國家、省、市各級政府和行業(yè)專(zhuān)家的充分肯定和認可。共享工廠(chǎng)建設推廣模式列入中國工程院共享制造案例，被工信部列入《產(chǎn)業(yè)發(fā)展與轉移指導目錄（2018年本）》，規劃在寧夏、新疆維吾爾自治區、安徽、江西、河南、江蘇、浙江、山東、廣東等9省20市推廣建設節能環(huán)保智能染紗項目。

目前新疆庫爾勒、江蘇鹽城、山東新泰等地智能染色工廠(chǎng)相繼建成投產(chǎn)。新泰康平納年產(chǎn)20萬(wàn)噸筒子紗智能染色工廠(chǎng)項目是山東省新舊動(dòng)能轉換重點(diǎn)建設項目，是山東省印染行業(yè)1+7區域性共享工廠(chǎng)建設體系落地實(shí)施的首個(gè)智能染色園區。目前新泰第一個(gè)標準化智能染色工廠(chǎng)已建成投產(chǎn)，第二個(gè)正在進(jìn)行設備安裝調試，第三個(gè)、第四個(gè)正在建設。2020年4月9日鄆城康平納年產(chǎn)10萬(wàn)噸筒子紗智能染色工廠(chǎng)項目正式簽約，目前智能工廠(chǎng)正在建設；4月13日棗莊康平納年產(chǎn)10萬(wàn)噸筒子紗智能染色工廠(chǎng)項目正式簽約；威海、聊城已與康平納簽訂智能染色共享工廠(chǎng)建設合作意向，正在洽談推進(jìn)。

（三）推廣示范

項目關(guān)鍵技術(shù)與裝備前期已在魯泰紡織股份有限公司、孚日集團股份有限公司、山東歐化印染家紡有限公司等企業(yè)推廣應用。標準化智能染色綠色工廠(chǎng)實(shí)現了染色生產(chǎn)的規?；?、集約化、綠色化生產(chǎn)、標準化制造，提高了紗線(xiàn)染色一次合格率，降低復染率，節約用工80%，降低染色過(guò)程的資源消耗與污水排放，噸紗節水70%、 綜合生產(chǎn)效率提高20%以上，減少污水排放68%，加速淘汰落后產(chǎn)能。