2005年1月9日上午，全國科學技術(shù)大會在北京人民大會堂開幕，胡錦濤、吳邦國、溫家寶、等黨和國家領(lǐng)導人出席會議并為榮獲國家科學技術(shù)獎的代表頒獎。中共中央政治局常委、國務(wù)院總理溫家寶宣讀了《國務(wù)院關(guān)于2005年度國家科學技術(shù)獎勵的決定》。"化纖長絲紡絲機機電一體化關(guān)鍵裝置"、"基于數(shù)值模擬的網(wǎng)帶爐工藝控制技術(shù)及其應(yīng)用"、"全自動電腦調(diào)漿系統(tǒng)"、"一錠多絲技術(shù)研究"等四個紡織項目榮獲國家科技進步二等獎。
據(jù)紡織工業(yè)協(xié)會科技部工程師馮莉介紹，此次獲獎的四個項目，都是榮獲2004 年度中國紡織工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)獎后被推薦參加國家科學技術(shù)獎的評審。其中，化纖長絲紡絲機機電一體化關(guān)鍵裝置項目，設(shè)計、研制了化纖長絲用高速全自動卷繞頭和多孔空腔式高速熱牽伸輥兩大機電一體化關(guān)鍵裝置，結(jié)束了我國該裝置只能依賴進口的歷史，形成了國產(chǎn)長絲裝置成套技術(shù)，目前該裝置在國內(nèi)外40多家化纖廠使用，實現(xiàn)收入8億元，利潤5889萬元；基于數(shù)值模擬的網(wǎng)帶爐工藝控制技術(shù)是提高織針性能和壽命的關(guān)鍵技術(shù)，采用計算機仿真，研究新型網(wǎng)帶爐加熱過程的溫度變化規(guī)律，使織針使用壽命提高了一倍，技術(shù)達到國際先進水平，可替代進口產(chǎn)品；全自動電腦調(diào)漿系統(tǒng)將色彩空間理論、范例推理、色光－粘度數(shù)學模型、數(shù)據(jù)庫、全閉環(huán)控制及精密稱量技術(shù)應(yīng)用于印染調(diào)漿工藝，準確控制調(diào)漿關(guān)鍵參數(shù)，節(jié)能降耗，減少污染，性能達到國際先進水平，在國內(nèi)外的紡織印染企業(yè)中推廣使用，取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益；一錠多絲技術(shù)突破傳統(tǒng)紡絲機的界限，實施完成了" 一錠多頭"、"一錠多絲"等配套產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，成套技術(shù)達到國際先進水平。
此次，本刊對獲獎項目的創(chuàng)新點逐一進行報道，希望這些獲獎項目能夠在推廣過程中，為產(chǎn)業(yè)升級做出自己的貢獻。
熱牽伸輥和高速卷繞頭——化纖長絲紡絲機機電一體化關(guān)鍵突破
化纖長絲紡絲機機電一體化關(guān)鍵裝置由中國紡織科學研究院、北京中紡精業(yè)機電設(shè)備有限公司、北京中麗制機化纖工程技術(shù)有限公司共同研制開發(fā)。長期以來國內(nèi)高速紡絲機配套的熱牽伸輥、卷繞頭主要依賴進口，影響和限制著我國化纖工業(yè)的發(fā)展。為了提高我國化纖紡絲設(shè)備的技術(shù)含量，和國際先進的技術(shù)接軌，研制單位經(jīng)過不懈的努力，研制成功熱牽伸輥、卷繞頭關(guān)鍵裝置，與國產(chǎn)紡絲機設(shè)備配套以及對進口設(shè)備進行改造，在替代進口的同時，也獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，為國家節(jié)約了大量外匯，降低了化纖企業(yè)的投資成本，為提升國產(chǎn)化纖設(shè)備的水平，做出了巨大貢獻。
高速卷繞頭主要由卡盤軸、摩擦輥、槽筒、留尾升頭裝置、松漲筒系統(tǒng)等組成攻克了小直徑、大容量、多頭柔性懸臂軸在高速旋轉(zhuǎn)下的動平衡；改良了槽筒兔子頭的運行軌道，克服了因槽筒問題引起的卷裝不良；方便適用的留尾升頭裝置，提高了升頭的成功率；通過氣動控制與電氣控制的研究，減少了機械傳動裝置，提高了機電自動化程度；具有寬廣的適應(yīng)條件，可根據(jù)滌綸、丙綸、錦綸民用絲、工業(yè)用絲或 BCF變形膨體紗的特點，配備相應(yīng)的型號；。
與常規(guī)卷繞頭相比，投入產(chǎn)出比可提高50 %～100 %，實現(xiàn)了高性能、高產(chǎn)出、低投入的目標。高速卷繞頭結(jié)構(gòu)復雜，涉及機械、電氣、氣動等多種學科，屬高科技產(chǎn)品，它的性能優(yōu)劣、品質(zhì)高低，直接影響成品絲的質(zhì)量。該項目開發(fā)的高速卷繞頭技術(shù)先進，實用可靠，具有優(yōu)良的經(jīng)濟性。
基于數(shù)值模擬的網(wǎng)帶爐工藝——延長織針一倍壽命
網(wǎng)帶爐是用途非常廣泛的連續(xù)加熱設(shè)備，紡機行業(yè)的許多大批量生產(chǎn)的小零件，都用網(wǎng)帶爐進行光亮化淬火。網(wǎng)帶爐設(shè)備的自動化程度很高，但工藝參數(shù)的確定方法比較落后, 長期用經(jīng)驗方法確定。
要取得好的淬火效果，必須控制好零件淬火溫度、保溫時間、進入火簾時溫度、火簾位置以及目標碳勢等多個狀態(tài)參量。而生產(chǎn)中只能調(diào)節(jié)爐溫、網(wǎng)帶速度、裂解介質(zhì)及其用量等工藝參數(shù)。由于每個狀態(tài)參量受多個工藝參數(shù)影響，每個工藝參數(shù)又影響多個狀態(tài)參量，狀態(tài)參量之間也有相互影響。因此，合理的工藝參數(shù)很難用經(jīng)驗方法找到，結(jié)果造成零件的性能不高，以及熱處理過程不穩(wěn)定。這是長期困擾著企業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)難題，迫切需要探索出一條有效解決這類問題的技術(shù)途徑，并盡快推廣和應(yīng)用到企業(yè)中去。
解決這類問題，必須掌握零件加熱過程的溫度變化規(guī)律。由于網(wǎng)帶爐熱處理的許多紡織零件，尺寸小，結(jié)構(gòu)精細，內(nèi)部溫度很難實測，因此，只能用模擬的方法去了解零件的升溫過程。
熱處理的計算機模擬技術(shù)，在許多方面，都取得了較好的應(yīng)用效果。然而，對在連續(xù)生產(chǎn)的網(wǎng)帶爐條件下零件溫度場進行模擬，并用于工藝控制，特別是多參數(shù)的有效控制，以前基本上無人涉及。國際領(lǐng)先的德國格羅茨-貝克特的織針，上機壽命一般 6個月左右，價格為6～20元/枚；國際先進的日本福源織針，壽命在3～6個月，價格為3～15元/枚；而我國織針的使用期為1～3個月，價格高的僅為幾角錢，低的只有幾分錢。以上數(shù)字表明：我國織針質(zhì)量，距離國際先進水平有較大差距。
首次建立了連續(xù)非穩(wěn)態(tài)能量模型，該模型反映網(wǎng)帶爐加熱過程特點，即非穩(wěn)態(tài)過程在連續(xù)生產(chǎn)中的穩(wěn)定性; 設(shè)計開發(fā)了與現(xiàn)有工程軟件數(shù)學模型不同的溫度場數(shù)值模擬專用軟件。該軟件可以直接應(yīng)用于網(wǎng)帶爐加熱過程溫度場的計算機仿真; 提出了狀態(tài)參量判據(jù)，用于綜合確定網(wǎng)帶爐的工藝參數(shù)�？梢詫崿F(xiàn)網(wǎng)帶爐條件下，既不造成零件氧化脫碳，也不造成零件脆化，還能夠保證零件其它綜合性能的工藝優(yōu)化。在國內(nèi)外沒有先例; 首次將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)帶爐織針淬火加熱過程的溫度場模擬，找出了織針熱處理過程的溫度變化的規(guī)律性，為解決織針光亮化淬火的質(zhì)量控制問題提供了依據(jù)，并為解決同類工程問題提供了借鑒方法; 找到了織針淬火的合理工藝，用該工藝生產(chǎn)的高碳鋼織針，表面硬度在HV676～713，具有良好的綜合力學性能，達到了國外知名公司用昂貴的織針專用鋼生產(chǎn)織針的力學性能水平�？椺槈勖仍に囂岣咭槐叮瑸�5～6個月。
全自動電腦調(diào)漿系統(tǒng)——價廉色美的印染妙方
紡織印染業(yè)是我國的支柱和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)紡織印染業(yè)是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。在紡織印染企業(yè)中傳統(tǒng)的調(diào)漿配液方式只是依賴于天平磅稱及擋車師傅的經(jīng)驗，企業(yè)為了達到客戶的色光要求，只能依靠不斷的上機打樣，不斷的消耗水、電、汽、染化料等資源，打樣過程產(chǎn)生大量的殘漿，嚴重污染環(huán)境，使用效率也大大降低。
在全自動電腦調(diào)漿系統(tǒng)中，將色彩空間理論運用于印染調(diào)漿的顏色分析，能從光顏色系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到染料顏色系統(tǒng)；并利用范例推理、比較等算法，對每種顏色的歷史配方書進行智能化篩選。系統(tǒng)研究了影響配方的多種因素，包括染料上染特性、坯布的組織狀態(tài)、退煮漂后坯布的特性變化、后整理過程對顏色發(fā)色等。根據(jù)這些影響因素調(diào)整配方，使配方的準確度有顯著提高。
項目通過利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在線記錄沒此實發(fā)配方，并保存到歷史數(shù)據(jù)庫中，用于實時改色、重復補漿、輔助新配方的調(diào)制等；項目具有染料的消耗統(tǒng)計和成本核算功能，可對配方按定單、面料、顏色處方等指標進行管理；具有殘漿回用功能，對由于過程消耗多配的漿料或者對印網(wǎng)等殘漿實行管理，在制作下一定單時對殘漿進行查找并優(yōu)先選用；利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行配方庫管理，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理與數(shù)據(jù)資源的共享。
色漿的精確稱量直接決定調(diào)漿配方的顏色的準確性，但傳統(tǒng)調(diào)漿工藝中使用人工程量方法，色漿配方的準確性較低。項目產(chǎn)品采用了自主研發(fā)的分配系統(tǒng)和高精度的電子稱，實現(xiàn)精確稱量、高速調(diào)漿。控制軟件對上連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，對下連接電器控制部件。從數(shù)據(jù)庫讀取訂單、配方數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、環(huán)境參數(shù)進行計算，根據(jù)計算結(jié)果通過電氣控制元件來控制硬件系統(tǒng)完成相應(yīng)功能。
與傳統(tǒng)手工調(diào)漿工藝流程相比，項目產(chǎn)品可省去多次重復調(diào)漿、配色、打樣等工序，使紡織印染調(diào)漿的能耗和水耗大幅度降低，消除了印花殘漿、染色殘液對環(huán)境造成的嚴重污染，實現(xiàn)了紡織印染企業(yè)的清潔生產(chǎn)。項目產(chǎn)品的平均售價150萬元左右，僅為進口同類產(chǎn)品的一半，在國內(nèi)大面積推廣應(yīng)用和出口國外市場將帶來顯著的節(jié)（創(chuàng)）匯效益。按傳統(tǒng)方式進行調(diào)色配方時，由于調(diào)漿效率較低，致使后續(xù)的生產(chǎn)設(shè)備處于待機狀態(tài)，使用本系統(tǒng)后，由于調(diào)色配方都通過調(diào)漿配方數(shù)據(jù)庫管理軟件進行配方庫管理，可提高機臺生產(chǎn)效率50%左右。使用本項目產(chǎn)品后，與傳統(tǒng)手工方式相比，每打1個小樣，至少可以減少1次打樣過程；傳統(tǒng)手工方式打500kg的漿料需3個小時，使用本系統(tǒng)后則即調(diào)即用，極大提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，使企業(yè)更適合于小批量多品種的生產(chǎn)模式。在降低打樣成本方面，國內(nèi)一家中等規(guī)模的紡織印染企業(yè)年加工品種在2000個左右，使用本項目產(chǎn)品后，可節(jié)省打樣成本700元/次，則每年可為企業(yè)節(jié)約成本140萬元左右。在降低殘漿損耗成本方面，國內(nèi)1家中等規(guī)模的紡織印染企業(yè)年產(chǎn)量2000萬米左右，使用本項目產(chǎn)品后，由于調(diào)漿配色的準確度大幅度提高，可節(jié)省殘漿損耗約500元/萬米，即可節(jié)省成本100萬元/年。
一錠多絲——帶動粘膠長絲高速增長
“一錠多絲技術(shù)”是絲麗雅集團公司近年來重視科技創(chuàng)新，建立獨特的人才激勵機制，以科技創(chuàng)新促進企業(yè)跨越式發(fā)展而取得的驕人成績。該技術(shù)的開發(fā)成功是對已應(yīng)用50多年的粘膠纖維中性紡成熟工藝技術(shù)的突破性發(fā)展，對粘纖行業(yè)產(chǎn)生了重大影響，其關(guān)鍵就是在于充分利用現(xiàn)有條件，用較少的投入迅速擴大生產(chǎn)規(guī)模，從而降低成本，獲得高產(chǎn)出，提高企業(yè)競爭力，也提高整個粘膠纖維行業(yè)在國際上的競爭力，進一步促進中國粘膠纖維產(chǎn)業(yè)升級。
“一錠多絲技術(shù)”在開發(fā)之時遇到了很多阻力，因為國外生產(chǎn)了100多年，中國生產(chǎn)了50多年，早已被人們固化了的傳統(tǒng)工藝，是專業(yè)技術(shù)人員很難突破的禁錮。馮濤總裁從數(shù)學專業(yè)轉(zhuǎn)學經(jīng)營管理，并非粘膠長絲生產(chǎn)專家，但他謙虛好學，勤于思考，善于創(chuàng)新，利用在國外參觀考察之際所看到的國外的先進生產(chǎn)設(shè)備，便產(chǎn)生了改進我們落后紡絲機的創(chuàng)意——即“一錠多絲技術(shù)”的技術(shù)思路�；剡^國后，他就設(shè)計方案，組建課題組，親自組織開發(fā)該新技術(shù)。他不怕困難，排除阻力，堅定信心，歷經(jīng)三年多時間，終于成功地在國內(nèi)R535紡絲機上實現(xiàn)了 “一錠多絲技術(shù)”，打破了傳統(tǒng)觀念的束縛，成功挑戰(zhàn)了國內(nèi)紡絲機的極限，為我們公司成為行業(yè)領(lǐng)頭羊奠定了堅實的基礎(chǔ)，也實現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)生式跨越發(fā)展的目標。馮濤總裁不僅成為了公司的經(jīng)營管理專家，戰(zhàn)略發(fā)展專家，同時也成為了粘膠長絲的生產(chǎn)專家。
一錠多絲技術(shù)”擁有一項發(fā)明專利、十多項實用新型專利。該技術(shù)對紡絲系統(tǒng)和工藝進行重大技術(shù)創(chuàng)新，在多領(lǐng)域多層次的技術(shù)突破使得整個系統(tǒng)獲得了成功，是多個技術(shù)集成創(chuàng)新的體現(xiàn)。它提高了系統(tǒng)效率1～2倍，有力地推動了公司生產(chǎn)能力和質(zhì)量的提升，此項專利技術(shù)每年為公司創(chuàng)造了過億的新增效益。該項技術(shù)榮獲 2004年中國紡織工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)進步獎一等獎�！耙诲V多絲技術(shù)”的開發(fā)成功是對已應(yīng)用100多年的粘膠長絲成熟工藝技術(shù)的重大創(chuàng)新和變革。絲麗雅集團公司使用該技術(shù)，節(jié)省土地4000畝，每生產(chǎn)一噸絲可節(jié)電4000度，公司新增就業(yè)2000多人、新增稅收4000余萬元。該技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)量倍增而新增投入很低，推動了我國粘膠長絲產(chǎn)業(yè)由投資增長模式向內(nèi)生式存量增長模式的轉(zhuǎn)變�，F(xiàn)7家同行已與公司簽約使用該技術(shù)，帶動了中國粘膠長絲產(chǎn)業(yè)新一輪高速增長。
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