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节能+智能,国产喷气织机的发展方向| 智能制造·看长岭纺电(五)

作者: 时间:2019-03-28 09:06   

  作为一个纺织大国,我国拥有数以千计的纺织厂,织造的品种也是千差万别。随着社会发展和生活水平的提高,人们对产品质量的要求也随之提高,现有的织造技术、织造速度、织造质量已不能满足人们日益增长的需求。高速度、高质量的喷气织机的出现大大缓解了这种现象。

  那么,我国喷气织机技术经历了怎样的发展历程?当前我国喷气织机发展水平如何?在智能制造的发展大潮下,喷气织机未来将朝着什么样的方向前进?就这些问题,《中国纺织报》记者采访了西安工程大学教授沈丹峰和陕西长岭纺织机电科技有限公司(以下简称长岭纺电公司)副总经理王华。

  “两机”专项推动掌握核心技术

  谈到我国喷气织机的发展,沈丹峰表示,近30年来,国产喷气织机在国内的市场份额从小到可以忽略不计,增长到占据半壁江山的局面,取得了长足的进步。

  据王华介绍,我国喷气织机的技术引进、开发及规模生产开始于上世纪90年代初。1992年,国家为摆脱大量纺机依靠进口的被动局面,将“自动络筒机和无梭织机技术引进与国产化专项”列入“八五”期间国家重大引进技术消化吸收项目。“两机”专项是一个庞大的国家系统工程,其包括了纺织工艺主要工序使用的自动络筒机、喷气织机、片梭织机、清梳联、整经机、浆纱机、精梳机组等7种关键主机,以及为这些主机配套的无油空压机、电控系统、专用配件等共21个子项,合作厂家遍布大江南北。其项目中的第二大项,就是引进当时国际先进的日本津田驹公司的ZA205i/ZA209i型喷气织机整套生产技术。长岭纺电公司承担了其中“喷气织机电控箱”子项,从日本津田驹公司引进了喷气织机电控技术和制造工艺,研制了中国第一台喷气织机电控箱,拥有全部喷气织机电控箱核心技术,填补了我国在喷气织机技术领域的空白。

  该项目技术的引进,使得国内喷气织机电控系统使用量迅速增加。截至目前,长岭纺电公司已累计生产PZK303/500/600型电控箱达上万台,使用厂家遍布全国各地,可适配长岭、日发、泰坦、咸阳纺机等多家企业生产的喷气织机。随之而来的是国内纺机业大发展的二十年,国产喷气织机生产厂家及配件厂家如雨后春笋般涌出。

  根据市场需求,长岭纺电公司发挥喷气织机电控箱的研发优势,于2008年开始自主研发CA082系列喷气织机整机。据王华介绍,该产品主控系统选用合理的控制芯片,采用三眼探纬技术,提高了色纱的鉴别能力;在原有电磁阀引纬控制的基础上,又采用了后援喷射技术,提高了电磁阀引纬效率、减少了气耗;送经、卷取增加正反冲速度选择、正反冲顺序选择和按照停车原因正反冲等功能,扩大了织机对纱线品种的适应能力;采用了嵌入式实时操作系统和大屏幕彩色触摸显示,输出信息更多,操作更方便;在操作和显示部分应用ARM控制技术和嵌入式实时操作系统,在增强产品性能的同时,提高了喷气织机电控系统的集成度,具有使用成本低、无故障工作时间长、功能强大、性价比高等优点,性能居国内领先地位,达到了同类产品的先进水平。

  提速降耗成为发展新要求

  对于喷气织机技术的发展方向,沈丹峰认为,喷气织机与其他无梭织机最大区别是其采用气流喷射引纬技术,可以达到更高的速度。如果不考虑原料的适应能力,在机械入纬率上有先天优势,这也是其与替代品竞争的最大法宝。而现代喷气织机的设计就要在可能的前提下把这个优势发挥到极至。但是高速在一定程度上意味着高耗能,能耗高却又是喷气织机相比剑杆织机与片梭织机的一大弱势。喷气织机在织造过程中能耗主要集中在两部分:供应压缩空气的空压机和驱动织机运动的电机,其中60%~80%的电力都用在供应压缩空气的空压机上。在提高车速的同时,节约引纬的耗气量成为喷气织机发展的新要求。

  沈丹峰介绍,从国际喷气织机的发展趋势看,入纬率达到2800m/min~3500m/min的水平后,设备控制技术的重点不再是提高车速、提高入纬率,而是逐渐向节能、拓宽喷气织机织造产品适应性、智能化的方向发展。“单纯迷恋喷气织机的车速、入纬率是不科学的。我们通过大量统计和试验可以得出:在相同织造条件,入纬率从1400m/min提高到1800m/min,转速提高了30%,能耗却增加了45%以上,噪音增加了25%以上,但产量只增加了20%多。从我国国情出发,综合浆纱技术水平、纺纱水平及相关管理水平等因素看,今后几年内,国产喷气织机在工厂实际织造的入纬率在1500m/min~1800m/min是较为理想的。”沈丹峰说。

  CA092喷气织机

  据王华介绍,根据用户对喷气织机提速降耗的要求,2014年长岭纺电公司研制出首批8台节能高效CA092喷气织机产品交付陕西五环集团使用。CA092喷气织机是长岭纺电公司在CA082喷气织机的基础上,与西安工程大学合作,经过反复试验后成功研发的新型节能降耗型产品。CA092喷气织机采用国际先进的光、机、电、气一体化技术模块化设计,融入了多项专利技术,具有低能耗、高效率、质量稳定、品种适应性广等特点,尤其是引纬系统的智能化控制使耗气量大大降低,性价比高。

  长岭纺电研发的CA182喷气织机

  2018中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上,长岭纺电公司首次利用喷气织机平纹开口织造出三立格织物,效率高,布面质量高。另外,公司研发的CA182喷气织机代表了国内最先进的喷气织机技术,主要体现在:坚固稳定的机架和强化设计的传动系统、优化设计的平衡打纬系统、低耗气量的智能引纬系统、丰富的可选配置(包括APR、WBS、折入边)、双向联网实现织造过程的智能化管理。

  深入研发实现喷气织机自动运行管理

  综观近几年国产喷气织机的发展,沈丹峰认为,在看到进步的同时,更应该清楚地意识到不足:虽然在技术上有些创新,但国产喷气织机的基本结构还处在仿制日系产品阶段,自主创新能力较差,缺乏核心技术;国产喷气织机各专件的配套生产厂家整体质量控制意识不强,距离做精做细的要求还有很长路要走;市场同质化、低水平竞争现象严重,企业赢利能力差,研发投入不足。

  沈丹峰建议,作为国产喷气织机的研制、生产厂家,控制技术的研发重点应放在以下几方面。

  第一,智能专家系统的开发。我国拥有数以千计的纺织厂,织造的品种千差万别,迫切需要大量的先进工艺和保全人才,才可以保证用合理的能耗织造出合格的产品。然而,我国众多小规模织造企业依旧缺乏这样的人才。因此,开发具有本国特点的织造智能专家系统就显得尤为重要。

  织造智能专家系统应包括众多品种的上机参数,各部分的调节范围及步骤以及重要参数的自动设定功能。在织造过程中,织机控制系统会根据纬纱到达情况、气压波动情况、张力变化情况等反馈参数与专家系统中的设定最优曲线比较,自动实时修正气压的输出值、电磁阀的开闭时间、伺服系统的旋转速度与角度,实现织造过程的平稳性、高效性,减少人工干预。同时确保生产过程的低能耗,达到节能的目的。

  第二,在线验布系统的研发。随着喷气织机电控水平的不断提高、CCD检测技术的日渐成熟,喷气织机在线验布系统的开发已具有了相当可靠的技术基础及可控的成本预算。首先,电控系统可以将织机织造品种的实时经纬停记录、参数要求、纹路格式做到与验布系统完全共享,使验布系统对布面的检测具有良好的自适应性。其次,目前大多数喷气织机织物的织造速度约在15cm/min~100cm/min,单CCD镜头的扫描及后续图像处理的速度完全可以满足要求。最后,电控系统与验布系统可以做到交互控制及统一的人机界面,对布面的质量控制可以做到很好的实时性、避免出现大范围的布面质量事故。

  第三,自动运行管理系统的开发。目前,国内使用的喷气织机在织造过程出现经向、纬向停车后,均由人工处理、修复。一般情况下,平均每台车每小时处理3~10次,约占用2~10分钟的时间。随着人力资源成本的上升以及纺织厂招工越来越难,喷气织机自动运行管理系统的开发迫在眉睫。其中,APR自动除断纬将是喷气织机控制技术未来五年重点发展的领域。首先,应推出符合我国织造特点的纬向停车自动运行系统、纬向自动换纱系统,然后是经向停车自动运行系统,最终实现喷气织机的自动运行管理控制。

  王华表示,根据市场的需求,近年来长岭纺电公司充分发挥多年从事纺织电子设备研发生产的潜力和喷气织机电控箱的优势,整合各种织机的特点,不断进行技术创新,积极开发具有独特技术优势的高水平喷气织机。他们先后在“八喷多臂喷气织机”、“新型数字化节能高速喷气织机”、“喷气织机探纬单元技术改进”、“可调边撑得系列化设计”、“智能化织造过程管理”等方面进行了大胆的设计和改进,既扩大了长岭喷气织机的应用范围,也使产品性能得到大幅度的提高。

  沈丹峰表示,国内喷气织机的市场巨大、发展前景良好。开发具有自主知识产权的喷气织机以取代进口产品,有利于我国纺织行业的技术进步和提高企业在国际市场的竞争能力。