基于筒子紗智能染色精準計量工業示范項目

一、泰安康平納機械有限公司簡介
泰安康平納機械有限公司成立于2009年，是專業從事智能化印染裝備、后整理裝備及智能物流裝備開發制造的國家高新技術企業、山東省智能制造標桿企業、山東省首批物聯網應用示范基地。公司擁有國家認定企業技術中心、山東省智能染整裝備重點實驗室等國家省部級研發機構。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、省部級科技進步一等獎11項,其中“筒子紗數字化自動染色成套技術與裝備”榮獲2014年國家科學技術進步獎一等獎，建設的“筒子紗染色智能工廠”列入2015年國家首批46家智能制造試點示范項目、2017年《中國制造2025》重大標志性項目和山東省新舊動能轉換重點項目等，榮獲第五屆中國工業大獎。

二、項目實施背景

我國筒子紗染色企業用工近百萬，年染紗1000多萬噸，85%以上的色織用紗線通過筒子紗染色制造。印染企業廢水排放占紡織行業80%以上，是我國工業污水的主要來源之一。筒子紗染色設備規格多、裝備自動化程度低、質量穩定性差、水耗能耗高、污水排放量大、用工密集、勞動強度大，傳統染色生產方式已無法滿足時代的需求。歐洲已進行臥式染色機生產流程的自動化研究，實現局部自動化，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現單機自動化，染色工藝的配方由人工來制定，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。

針對上述行業技術難題和國家紡織工業轉型升級急需，2008年3月被列入十一五國家科技支撐計劃，2012年3月份成功通過中國紡織工業聯合會鑒定：筒子紗數字化自動染色方法及工藝、基于中央控制的筒子紗自動染色成套技術設備及生產線達到國際領先水平。創新地研究出筒子紗數字化自動染色成套技術及裝備，建成國內外首條立式染色機筒子紗全流程數字化自動染色生產線，從而實現了筒子紗數字化染色車間現場無人化操作，該裝備榮獲2014年國家科學技術進步獎一等獎，使我國成為首家突破全流程自動染色并實現工程化應用的國家，是我國紡織機械歷史上第一個國家科技進步一等獎。

三、具體創新措施

該項目圍繞數字化節水染色工藝技術、高效數控染色關鍵設備、生產全過程的中央自動控制系統及自動化染色生產線等方面，創新地研究出筒子紗數字化自動染色成套技術及裝備，建成國內外首條立式染色機筒子紗全流程數字化自動染色生產線，從而實現了筒子紗數字化染色車間現場無人化操作，推動了紡織行業數字化、自動化、智能化、清潔化的技術進步。

（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程中水的消耗量。同時，提高筒子紗染色質量，減少回染次數，在節能染化料及助劑的消耗量的同時，可節約大量水資源及熱能資源。

針對傳統染色生產過程中用水量大、能耗大等現狀，開展筒子紗低浴比節水染色工藝研究；通過建立筒子紗低浴比節水染色模型，開展低浴比節水染色工藝參數優化，開發出筒子紗浸堆染色工藝；并開發出全過程百萬組工藝數據庫，實現了工藝參數精準制定與自動生成，為筒子紗染色全流程綠色化生產提供重要工藝基礎。

（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流程及生產工藝需求，開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，重點對關鍵工藝裝備、自動物流裝備兩方面開展綠色節能方面研究，減少單位產品生產過程的能源消耗，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程中，主要開展低浴比立式節水染色機、染料助劑精確自動配送系統、筒子紗高效脫水/烘干技術及裝備等關鍵工藝裝備以及紗線無損自動裝卸、大噸位紗籠自動轉運等自動物流裝備進行結構設計優化及設備研制開發，為筒子紗染色全流程的綠色化生產提供重要裝備支撐。

（三）創新研發出筒子紗數字化染色生產全過程的中央自動化控制系統，實現在線檢測、集中管控

為實現筒子紗染色全流程生產任務的自動控制，解決控制點多、信息量大、在線檢測、實時反饋閉環控制、自動化運行可靠性等難題，創新開發出中央控制的筒子紗生產全過程自動化控制系統，實現了染色工藝過程的智能化控制，為筒子紗全流程數字化自動染色提供了重要的系統保障。 

四、取得成效、案例實踐及推廣示范

（一）取得成效

1.節能減排

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

2.投資收益情況

公司發揮泰安本部智能染色工廠示范引領作用，以點帶面，示范推廣，規劃到2025年在全國紡織服裝產業密集區, 以政府引導、企業為主體、采取多方合作模式建設50個標準化智能染色共享工廠，全部達產后，形成年染色紗100萬噸，實現銷售收入300億元、利稅50億元，年節約用水9500萬噸、減排9000萬噸、節約標準煤89萬噸。

3.環境和社會效益

公司建設的智能染色工廠，實現了紡織染色全流程數字化、自動化、智能化，使紗線染色一次合格率由傳統方式的70%提高到98%以上，提高生產效率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2700千瓦時降至1500千瓦時、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業密集區建設50個智能染色共享工廠，全部建成達產后，形成年染色紗100萬噸，年實現銷售收入300億元，年節約用水9500萬噸、減排污水9000萬噸，年實現社會節能量88.9萬噸標準煤。有助于推動印染行業實現優質高效染色，轉型升級為集約化、規模化生產和低耗、低排放的綠色產業。

（二）案例實踐

康平納智能染色共享工廠在全國各地建成投產，得到國家、省、市各級政府和行業專家的充分肯定和認可。共享工廠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《產業發展與轉移指導目錄（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相繼建成投產。新泰康平納年產20萬噸筒子紗智能染色工廠項目是山東省新舊動能轉換重點建設項目，是山東省印染行業1+7區域性共享工廠建設體系落地實施的首個智能染色園區。目前新泰第一個標準化智能染色工廠已建成投產，第二個正在進行設備安裝調試，第三個、第四個正在建設。2020年4月9日鄆城康平納年產10萬噸筒子紗智能染色工廠項目正式簽約，目前智能工廠正在建設；4月13日棗莊康平納年產10萬噸筒子紗智能染色工廠項目正式簽約；威海、聊城已與康平納簽訂智能染色共享工廠建設合作意向，正在洽談推進。

（三）推廣示范

項目關鍵技術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推廣應用。標準化智能染色綠色工廠實現了染色生產的規?；⒓s化、綠色化生產、標準化制造，提高了紗線染色一次合格率，降低復染率，節約用工80%，降低染色過程的資源消耗與污水排放，噸紗節水70%、 綜合生產效率提高20%以上，減少污水排放68%，加速淘汰落后產能。