節能+智能，國産噴氣織機的發展方向
來源於網絡 發佈時間: 2019-03-27
作為一個紡織大國，我國擁有數以千計的紡織廠，織造的品種也是千差萬别。随着社會發展和生活水平的提高，人們對産品質量的要求也随之提高，現有的織造技術、織造速度、織造質量已不能滿足人們日益增長的需求。高速度、高質量的噴氣織機的出現大大緩解了這種現象。
那麼，我國噴氣織機技術經曆了怎樣的發展曆程？當前我國噴氣織機發展水平如何？在智能制造的發展大潮下，噴氣織機未來将朝着什麼樣的方向前進？就這些問題，記者采訪了西安工程大學教授沈丹峰和陝西長嶺紡織機電科技有限公司（以下簡稱長嶺紡電公司）副總經理王華。
"兩機"專項推動掌握核心技術
談到我國噴氣織機的發展，沈丹峰表示，近30年來，國産噴氣織機在國内的市場份額從小到可以忽略不計，增長到占據半壁江山的局面，取得了長足的進步。
據王華介紹，我國噴氣織機的技術引進、開發及規模生産開始于上世紀90年代初。1992年，國家為擺脫大量紡機依靠進口的被動局面，将"自動絡筒機和無梭織機技術引進與國産化專項"列入"八五"期間國家重大引進技術消化吸收項目。"兩機"專項是一個龐大的國家系統工程，其包括了紡織工藝主要工序使用的自動絡筒機、噴氣織機、片梭織機、清梳聯、整經機、漿紗機、精梳機組等7種關鍵主機，以及為這些主機配套的無油空壓機、電控系統、專用配件等共21個子項，合作廠家遍布大江南北。其項目中的第二大項，就是引進當時國際先進的日本津田駒公司的ZA205i/ZA209i型噴氣織機整套生産技術。長嶺紡電公司承擔了其中"噴氣織機電控箱"子項，從日本津田駒公司引進了噴氣織機電控技術和制造工藝，研制了中國第一台噴氣織機電控箱，擁有全部噴氣織機電控箱核心技術，填補了我國在噴氣織機技術領域的空白。
該項目技術的引進，使得國内噴氣織機電控系統使用量迅速增加。截至目前，長嶺紡電公司已累計生産PZK303/500/600型電控箱達上萬台，使用廠家遍布全國各地，可适配長嶺、日發、泰坦、鹹陽紡機等多家企業生産的噴氣織機。随之而來的是國内紡機業大發展的二十年，國産噴氣織機生産廠家及配件廠家如雨後春筍般湧出。
根據市場需求，長嶺紡電公司發揮噴氣織機電控箱的研發優勢，于2008年開始自主研發CA082系列噴氣織機整機。據王華介紹，該産品主控系統選用合理的控制芯片，采用三眼探緯技術，提高了色紗的鑒别能力；在原有電磁閥引緯控制的基礎上，又采用了後援噴射技術，提高了電磁閥引緯效率、減少了氣耗；送經、卷取增加正反沖速度選擇、正反沖順序選擇和按照停車原因正反沖等功能，擴大了織機對紗線品種的适應能力；采用了嵌入式實時操作系統和大屏幕彩色觸摸顯示，輸出信息更多，操作更方便；在操作和顯示部分應用ARM控制技術和嵌入式實時操作系統，在增強産品性能的同時，提高了噴氣織機電控系統的集成度，具有使用成本低、無故障工作時間長、功能強大、性價比高等優點，性能居國内領先地位，達到了同類産品的先進水平。
提速降耗成為發展新要求
對于噴氣織機技術的發展方向，沈丹峰認為，噴氣織機與其他無梭織機最大區别是其采用氣流噴射引緯技術，可以達到更高的速度。如果不考慮原料的适應能力,在機械入緯率上有先天優勢,這也是其與替代品競争的最大法寶。而現代噴氣織機的設計就要在可能的前提下把這個優勢發揮到極至。但是高速在一定程度上意味着高耗能，能耗高卻又是噴氣織機相比劍杆織機與片梭織機的一大弱勢。噴氣織機在織造過程中能耗主要集中在兩部分：供應壓縮空氣的空壓機和驅動織機運動的電機，其中60%~80%的電力都用在供應壓縮空氣的空壓機上。在提高車速的同時，節約引緯的耗氣量成為噴氣織機發展的新要求。
沈丹峰介紹，從國際噴氣織機的發展趨勢看，入緯率達到2800m/min~3500m/min的水平後，設備控制技術的重點不再是提高車速、提高入緯率，而是逐漸向節能、拓寬噴氣織機織造産品适應性、智能化的方向發展。"單純迷戀噴氣織機的車速、入緯率是不科學的。我們通過大量統計和試驗可以得出：在相同織造條件，入緯率從1400m/min提高到1800m/min，轉速提高了30%，能耗卻增加了45%以上，噪音增加了25%以上，但産量隻增加了20%多。從我國國情出發，綜合漿紗技術水平、紡紗水平及相關管理水平等因素看，今後幾年内，國産噴氣織機在工廠實際織造的入緯率在1500m/min~1800m/min是較為理想的。"沈丹峰說。
CA092噴氣織機
據王華介紹，根據用戶對噴氣織機提速降耗的要求，2014年長嶺紡電公司研制出首批8台節能高效CA092噴氣織機産品交付陝西五環集團使用。CA092噴氣織機是長嶺紡電公司在CA082噴氣織機的基礎上，與西安工程大學合作，經過反複試驗後成功研發的新型節能降耗型産品。CA092噴氣織機采用國際先進的光、機、電、氣一體化技術模塊化設計，融入了多項專利技術，具有低能耗、高效率、質量穩定、品種适應性廣等特點，尤其是引緯系統的智能化控制使耗氣量大大降低，性價比高。
長嶺紡電研發的CA182噴氣織機
2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會上，長嶺紡電公司首次利用噴氣織機平紋開口織造出三立格織物，效率高，布面質量高。另外，公司研發的CA182噴氣織機代表了國内最先進的噴氣織機技術，主要體現在：堅固穩定的機架和強化設計的傳動系統、優化設計的平衡打緯系統、低耗氣量的智能引緯系統、豐富的可選配置（包括APR、WBS、折入邊）、雙向聯網實現織造過程的智能化管理。
綜觀近幾年國産噴氣織機的發展，沈丹峰認為，在看到進步的同時，更應該清楚地意識到不足：雖然在技術上有些創新，但國産噴氣織機的基本結構還處在仿制日系産品階段，自主創新能力較差，缺乏核心技術；國産噴氣織機各專件的配套生産廠家整體質量控制意識不強，距離做精做細的要求還有很長路要走；市場同質化、低水平競争現象嚴重，企業赢利能力差，研發投入不足。
沈丹峰建議，作為國産噴氣織機的研制、生産廠家，控制技術的研發重點應放在以下幾方面。
第一，智能專家系統的開發。我國擁有數以千計的紡織廠，織造的品種千差萬别，迫切需要大量的先進工藝和保全人才，才可以保證用合理的能耗織造出合格的産品。然而，我國衆多小規模織造企業依舊缺乏這樣的人才。因此，開發具有本國特點的織造智能專家系統就顯得尤為重要。
織造智能專家系統應包括衆多品種的上機參數，各部分的調節範圍及步驟以及重要參數的自動設定功能。在織造過程中，織機控制系統會根據緯紗到達情況、氣壓波動情況、張力變化情況等反饋參數與專家系統中的設定最優曲線比較，自動實時修正氣壓的輸出值、電磁閥的開閉時間、伺服系統的旋轉速度與角度，實現織造過程的平穩性、高效性，減少人工幹預。同時确保生産過程的低能耗，達到節能的目的。
第二，在線驗布系統的研發。随着噴氣織機電控水平的不斷提高、CCD檢測技術的日漸成熟，噴氣織機在線驗布系統的開發已具有了相當可靠的技術基礎及可控的成本預算。首先，電控系統可以将織機織造品種的實時經緯停記錄、參數要求、紋路格式做到與驗布系統完全共享，使驗布系統對布面的檢測具有良好的自适應性。其次，目前大多數噴氣織機織物的織造速度約在15cm/min～100cm/min，單CCD鏡頭的掃描及後續圖像處理的速度完全可以滿足要求。最後，電控系統與驗布系統可以做到交互控制及統一的人機界面，對布面的質量控制可以做到很好的實時性、避免出現大範圍的布面質量事故。
第三，自動運行管理系統的開發。目前，國内使用的噴氣織機在織造過程出現經向、緯向停車後，均由人工處理、修複。一般情況下，平均每台車每小時處理3～10次，約占用2～10分鐘的時間。随着人力資源成本的上升以及紡織廠招工越來越難，噴氣織機自動運行管理系統的開發迫在眉睫。其中，APR自動除斷緯将是噴氣織機控制技術未來五年重點發展的領域。首先，應推出符合我國織造特點的緯向停車自動運行系統、緯向自動換紗系統，然後是經向停車自動運行系統，最終實現噴氣織機的自動運行管理控制。
王華表示，根據市場的需求，近年來長嶺紡電公司充分發揮多年從事紡織電子設備研發生産的潛力和噴氣織機電控箱的優勢，整合各種織機的特點，不斷進行技術創新，積極開發具有獨特技術優勢的高水平噴氣織機。他們先後在"八噴多臂噴氣織機"、"新型數字化節能高速噴氣織機"、"噴氣織機探緯單元技術改進"、"可調邊撐得系列化設計"、"智能化織造過程管理"等方面進行了大膽的設計和改進，既擴大了長嶺噴氣織機的應用範圍，也使産品性能得到大幅度的提高。
沈丹峰表示，國内噴氣織機的市場巨大、發展前景良好。開發具有自主知識産權的噴氣織機以取代進口産品，有利于我國紡織行業的技術進步和提高企業在國際市場的競争能力。
那麼，我國噴氣織機技術經曆了怎樣的發展曆程？當前我國噴氣織機發展水平如何？在智能制造的發展大潮下，噴氣織機未來将朝着什麼樣的方向前進？就這些問題，記者采訪了西安工程大學教授沈丹峰和陝西長嶺紡織機電科技有限公司（以下簡稱長嶺紡電公司）副總經理王華。
"兩機"專項推動掌握核心技術
談到我國噴氣織機的發展，沈丹峰表示，近30年來，國産噴氣織機在國内的市場份額從小到可以忽略不計，增長到占據半壁江山的局面，取得了長足的進步。
據王華介紹，我國噴氣織機的技術引進、開發及規模生産開始于上世紀90年代初。1992年，國家為擺脫大量紡機依靠進口的被動局面，将"自動絡筒機和無梭織機技術引進與國産化專項"列入"八五"期間國家重大引進技術消化吸收項目。"兩機"專項是一個龐大的國家系統工程，其包括了紡織工藝主要工序使用的自動絡筒機、噴氣織機、片梭織機、清梳聯、整經機、漿紗機、精梳機組等7種關鍵主機，以及為這些主機配套的無油空壓機、電控系統、專用配件等共21個子項，合作廠家遍布大江南北。其項目中的第二大項，就是引進當時國際先進的日本津田駒公司的ZA205i/ZA209i型噴氣織機整套生産技術。長嶺紡電公司承擔了其中"噴氣織機電控箱"子項，從日本津田駒公司引進了噴氣織機電控技術和制造工藝，研制了中國第一台噴氣織機電控箱，擁有全部噴氣織機電控箱核心技術，填補了我國在噴氣織機技術領域的空白。
該項目技術的引進，使得國内噴氣織機電控系統使用量迅速增加。截至目前，長嶺紡電公司已累計生産PZK303/500/600型電控箱達上萬台，使用廠家遍布全國各地，可适配長嶺、日發、泰坦、鹹陽紡機等多家企業生産的噴氣織機。随之而來的是國内紡機業大發展的二十年，國産噴氣織機生産廠家及配件廠家如雨後春筍般湧出。
根據市場需求，長嶺紡電公司發揮噴氣織機電控箱的研發優勢，于2008年開始自主研發CA082系列噴氣織機整機。據王華介紹，該産品主控系統選用合理的控制芯片，采用三眼探緯技術，提高了色紗的鑒别能力；在原有電磁閥引緯控制的基礎上，又采用了後援噴射技術，提高了電磁閥引緯效率、減少了氣耗；送經、卷取增加正反沖速度選擇、正反沖順序選擇和按照停車原因正反沖等功能，擴大了織機對紗線品種的适應能力；采用了嵌入式實時操作系統和大屏幕彩色觸摸顯示，輸出信息更多，操作更方便；在操作和顯示部分應用ARM控制技術和嵌入式實時操作系統，在增強産品性能的同時，提高了噴氣織機電控系統的集成度，具有使用成本低、無故障工作時間長、功能強大、性價比高等優點，性能居國内領先地位，達到了同類産品的先進水平。
提速降耗成為發展新要求
對于噴氣織機技術的發展方向，沈丹峰認為，噴氣織機與其他無梭織機最大區别是其采用氣流噴射引緯技術，可以達到更高的速度。如果不考慮原料的适應能力,在機械入緯率上有先天優勢,這也是其與替代品競争的最大法寶。而現代噴氣織機的設計就要在可能的前提下把這個優勢發揮到極至。但是高速在一定程度上意味着高耗能，能耗高卻又是噴氣織機相比劍杆織機與片梭織機的一大弱勢。噴氣織機在織造過程中能耗主要集中在兩部分：供應壓縮空氣的空壓機和驅動織機運動的電機，其中60%~80%的電力都用在供應壓縮空氣的空壓機上。在提高車速的同時，節約引緯的耗氣量成為噴氣織機發展的新要求。
沈丹峰介紹，從國際噴氣織機的發展趨勢看，入緯率達到2800m/min~3500m/min的水平後，設備控制技術的重點不再是提高車速、提高入緯率，而是逐漸向節能、拓寬噴氣織機織造産品适應性、智能化的方向發展。"單純迷戀噴氣織機的車速、入緯率是不科學的。我們通過大量統計和試驗可以得出：在相同織造條件，入緯率從1400m/min提高到1800m/min，轉速提高了30%，能耗卻增加了45%以上，噪音增加了25%以上，但産量隻增加了20%多。從我國國情出發，綜合漿紗技術水平、紡紗水平及相關管理水平等因素看，今後幾年内，國産噴氣織機在工廠實際織造的入緯率在1500m/min~1800m/min是較為理想的。"沈丹峰說。
CA092噴氣織機
據王華介紹，根據用戶對噴氣織機提速降耗的要求，2014年長嶺紡電公司研制出首批8台節能高效CA092噴氣織機産品交付陝西五環集團使用。CA092噴氣織機是長嶺紡電公司在CA082噴氣織機的基礎上，與西安工程大學合作，經過反複試驗後成功研發的新型節能降耗型産品。CA092噴氣織機采用國際先進的光、機、電、氣一體化技術模塊化設計，融入了多項專利技術，具有低能耗、高效率、質量穩定、品種适應性廣等特點，尤其是引緯系統的智能化控制使耗氣量大大降低，性價比高。
長嶺紡電研發的CA182噴氣織機
2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會上，長嶺紡電公司首次利用噴氣織機平紋開口織造出三立格織物，效率高，布面質量高。另外，公司研發的CA182噴氣織機代表了國内最先進的噴氣織機技術，主要體現在：堅固穩定的機架和強化設計的傳動系統、優化設計的平衡打緯系統、低耗氣量的智能引緯系統、豐富的可選配置（包括APR、WBS、折入邊）、雙向聯網實現織造過程的智能化管理。
綜觀近幾年國産噴氣織機的發展，沈丹峰認為，在看到進步的同時，更應該清楚地意識到不足：雖然在技術上有些創新，但國産噴氣織機的基本結構還處在仿制日系産品階段，自主創新能力較差，缺乏核心技術；國産噴氣織機各專件的配套生産廠家整體質量控制意識不強，距離做精做細的要求還有很長路要走；市場同質化、低水平競争現象嚴重，企業赢利能力差，研發投入不足。
沈丹峰建議，作為國産噴氣織機的研制、生産廠家，控制技術的研發重點應放在以下幾方面。
第一，智能專家系統的開發。我國擁有數以千計的紡織廠，織造的品種千差萬别，迫切需要大量的先進工藝和保全人才，才可以保證用合理的能耗織造出合格的産品。然而，我國衆多小規模織造企業依舊缺乏這樣的人才。因此，開發具有本國特點的織造智能專家系統就顯得尤為重要。
織造智能專家系統應包括衆多品種的上機參數，各部分的調節範圍及步驟以及重要參數的自動設定功能。在織造過程中，織機控制系統會根據緯紗到達情況、氣壓波動情況、張力變化情況等反饋參數與專家系統中的設定最優曲線比較，自動實時修正氣壓的輸出值、電磁閥的開閉時間、伺服系統的旋轉速度與角度，實現織造過程的平穩性、高效性，減少人工幹預。同時确保生産過程的低能耗，達到節能的目的。
第二，在線驗布系統的研發。随着噴氣織機電控水平的不斷提高、CCD檢測技術的日漸成熟，噴氣織機在線驗布系統的開發已具有了相當可靠的技術基礎及可控的成本預算。首先，電控系統可以将織機織造品種的實時經緯停記錄、參數要求、紋路格式做到與驗布系統完全共享，使驗布系統對布面的檢測具有良好的自适應性。其次，目前大多數噴氣織機織物的織造速度約在15cm/min～100cm/min，單CCD鏡頭的掃描及後續圖像處理的速度完全可以滿足要求。最後，電控系統與驗布系統可以做到交互控制及統一的人機界面，對布面的質量控制可以做到很好的實時性、避免出現大範圍的布面質量事故。
第三，自動運行管理系統的開發。目前，國内使用的噴氣織機在織造過程出現經向、緯向停車後，均由人工處理、修複。一般情況下，平均每台車每小時處理3～10次，約占用2～10分鐘的時間。随着人力資源成本的上升以及紡織廠招工越來越難，噴氣織機自動運行管理系統的開發迫在眉睫。其中，APR自動除斷緯将是噴氣織機控制技術未來五年重點發展的領域。首先，應推出符合我國織造特點的緯向停車自動運行系統、緯向自動換紗系統，然後是經向停車自動運行系統，最終實現噴氣織機的自動運行管理控制。
王華表示，根據市場的需求，近年來長嶺紡電公司充分發揮多年從事紡織電子設備研發生産的潛力和噴氣織機電控箱的優勢，整合各種織機的特點，不斷進行技術創新，積極開發具有獨特技術優勢的高水平噴氣織機。他們先後在"八噴多臂噴氣織機"、"新型數字化節能高速噴氣織機"、"噴氣織機探緯單元技術改進"、"可調邊撐得系列化設計"、"智能化織造過程管理"等方面進行了大膽的設計和改進，既擴大了長嶺噴氣織機的應用範圍，也使産品性能得到大幅度的提高。
沈丹峰表示，國内噴氣織機的市場巨大、發展前景良好。開發具有自主知識産權的噴氣織機以取代進口産品，有利于我國紡織行業的技術進步和提高企業在國際市場的競争能力。
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