基于筒子紗智能染色精準(zhǔn)計(jì)量工業(yè)示范項(xiàng)目

一、泰安康平納機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介
泰安康平納機(jī)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(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、山東省智能制造標(biāo)桿企業(yè)、山東省首批物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范基地。公司擁有國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心、山東省智能染整裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國(guó)家省部級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)。先后承擔(dān)完成國(guó)家“863”計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃、國(guó)際科技合作計(jì)劃等國(guó)家省部級(jí)科研項(xiàng)目，榮獲國(guó)家、省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)11項(xiàng),其中“筒子紗數(shù)字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備”榮獲2014年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，建設(shè)的“筒子紗染色智能工廠”列入2015年國(guó)家首批46家智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目、2017年《中國(guó)制造2025》重大標(biāo)志性項(xiàng)目和山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重點(diǎn)項(xiàng)目等，榮獲第五屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)。

二、項(xiàng)目實(shí)施背景

我國(guó)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(guó)工業(yè)污水的主要來(lái)源之一。筒子紗染色設(shè)備規(guī)格多、裝備自動(dòng)化程度低、質(zhì)量穩(wěn)定性差、水耗能耗高、污水排放量大、用工密集、勞動(dòng)強(qiáng)度大，傳統(tǒng)染色生產(chǎn)方式已無(wú)法滿足時(shí)代的需求。歐洲已進(jìn)行臥式染色機(jī)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化研究，實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)化，染色一次合格率達(dá)到90%以上。國(guó)內(nèi)普遍采用立式染色機(jī)僅實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，染色工藝的配方由人工來(lái)制定，精準(zhǔn)度低，染料助劑人工計(jì)量誤差大等人為因素影響，染色一次合格率80%左右。

針對(duì)上述行業(yè)技術(shù)難題和國(guó)家紡織工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)急需，2008年3月被列入十一五國(guó)家科技支撐計(jì)劃，2012年3月份成功通過(guò)中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定：筒子紗數(shù)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(shè)備及生產(chǎn)線達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。創(chuàng)新地研究出筒子紗數(shù)字化自動(dòng)染色成套技術(shù)及裝備，建成國(guó)內(nèi)外首條立式染色機(jī)筒子紗全流程數(shù)字化自動(dòng)染色生產(chǎn)線，從而實(shí)現(xiàn)了筒子紗數(shù)字化染色車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化操作，該裝備榮獲2014年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，使我國(guó)成為首家突破全流程自動(dòng)染色并實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的國(guó)家，是我國(guó)紡織機(jī)械歷史上第一個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

三、具體創(chuàng)新措施

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

（一）基于精準(zhǔn)計(jì)量的筒子紗低浴比節(jié)水染色工藝研究

在染色過(guò)程中，染缸的性能參數(shù)對(duì)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(shù)，在節(jié)能染化料及助劑的消耗量的同時(shí)，可節(jié)約大量水資源及熱能資源。

針對(duì)傳統(tǒng)染色生產(chǎn)過(guò)程中用水量大、能耗大等現(xiàn)狀，開(kāi)展筒子紗低浴比節(jié)水染色工藝研究；通過(guò)建立筒子紗低浴比節(jié)水染色模型，開(kāi)展低浴比節(jié)水染色工藝參數(shù)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(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了工藝參數(shù)精準(zhǔn)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(chǔ)。

（二）基于中央控制的精準(zhǔn)計(jì)量節(jié)水低能耗染色成套設(shè)備

針對(duì)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(duì)關(guān)鍵工藝裝備、自動(dòng)物流裝備兩方面開(kāi)展綠色節(jié)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(fù)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(jié)水染色機(jī)、染料助劑精確自動(dòng)配送系統(tǒng)、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無(wú)損自動(dòng)裝卸、大噸位紗籠自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)等自動(dòng)物流裝備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及設(shè)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(shù)字化染色生產(chǎn)全過(guò)程的中央自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、集中管控

為實(shí)現(xiàn)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、在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)反饋閉環(huán)控制、自動(dòng)化運(yùn)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了染色工藝過(guò)程的智能化控制，為筒子紗全流程數(shù)字化自動(dòng)染色提供了重要的系統(tǒng)保障。 

四、取得成效、案例實(shí)踐及推廣示范

（一）取得成效

1.節(jié)能減排

以自主研發(fā)的國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)成果——筒子紗數(shù)字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備為技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)智能染色工廠，染色一次合格率由80%提高至98%以上，提高生產(chǎn)效率28%，節(jié)約用工80%，與《印染行業(yè)規(guī)范條件（2017版）》相比，噸紗節(jié)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。達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國(guó)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示范引領(lǐng)作用，以點(diǎn)帶面，示范推廣，規(guī)劃到2025年在全國(guó)紡織服裝產(chǎn)業(yè)密集區(qū), 以政府引導(dǎo)、企業(yè)為主體、采取多方合作模式建設(shè)50個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化智能染色共享工廠，全部達(dá)產(chǎn)后，形成年染色紗100萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入300億元、利稅50億元，年節(jié)約用水9500萬(wàn)噸、減排9000萬(wàn)噸、節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤89萬(wàn)噸。

3.環(huán)境和社會(huì)效益

公司建設(shè)的智能染色工廠，實(shí)現(xiàn)了紡織染色全流程數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化，使紗線染色一次合格率由傳統(tǒng)方式的70%提高到98%以上，提高生產(chǎn)效率28%，節(jié)約用工80%，噸紗用水由傳統(tǒng)的130噸降至35噸、節(jié)約用水70%以上；噸紗用電由傳統(tǒng)的2700千瓦時(shí)降至1500千瓦時(shí)、節(jié)電45%；噸紗用蒸汽由傳統(tǒng)的9噸降至3.3噸、節(jié)約蒸汽58%以上。公司規(guī)劃10年內(nèi)在全國(guó)紡織服裝產(chǎn)業(yè)密集區(qū)建設(shè)50個(gè)智能染色共享工廠，全部建成達(dá)產(chǎn)后，形成年染色紗100萬(wàn)噸，年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入300億元，年節(jié)約用水9500萬(wàn)噸、減排污水9000萬(wàn)噸，年實(shí)現(xiàn)社會(huì)節(jié)能量88.9萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。有助于推動(dòng)印染行業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效染色，轉(zhuǎn)型升級(jí)為集約化、規(guī)?；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在全國(guó)各地建成投產(chǎn)，得到國(guó)家、省、市各級(jí)政府和行業(yè)專(zhuān)家的充分肯定和認(rèn)可。共享工廠建設(shè)推廣模式列入中國(guó)工程院共享制造案例，被工信部列入《產(chǎn)業(yè)發(fā)展與轉(zhuǎn)移指導(dǎo)目錄（2018年本）》，規(guī)劃在寧夏、新疆維吾爾自治區(qū)、安徽、江西、河南、江蘇、浙江、山東、廣東等9省20市推廣建設(shè)節(jié)能環(huán)保智能染紗項(xiàng)目。

目前新疆庫(kù)爾勒、江蘇鹽城、山東新泰等地智能染色工廠相繼建成投產(chǎn)。新泰康平納年產(chǎn)20萬(wàn)噸筒子紗智能染色工廠項(xiàng)目是山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是山東省印染行業(yè)1+7區(qū)域性共享工廠建設(shè)體系落地實(shí)施的首個(gè)智能染色園區(qū)。目前新泰第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化智能染色工廠已建成投產(chǎn)，第二個(gè)正在進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試，第三個(gè)、第四個(gè)正在建設(shè)。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項(xiàng)目正式簽約，目前智能工廠正在建設(shè)；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項(xiàng)目正式簽約；威海、聊城已與康平納簽訂智能染色共享工廠建設(shè)合作意向，正在洽談推進(jìn)。

（三）推廣示范

項(xiàng)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(tuán)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(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)化智能染色綠色工廠實(shí)現(xiàn)了染色生產(chǎn)的規(guī)模化、集約化、綠色化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化制造，提高了紗線染色一次合格率，降低復(fù)染率，節(jié)約用工80%，降低染色過(guò)程的資源消耗與污水排放，噸紗節(jié)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。