噴氣織機近期發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)進步

盧雨正 王鴻博 高衛(wèi)東

(江南大學(xué)，江蘇無錫，214122)

1 背景

在各種無梭織機中，噴氣織機具有高速、高效、高產(chǎn)、高質(zhì)、低噪、低振、自動化程度高等性能優(yōu)點，經(jīng)過近20余年的發(fā)展，無論在織機車速、幅寬，還是品種適應(yīng)性等方面都有了長足的進步。

2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會(ITMA ASIA+CITME 2018)上[1]，噴氣織機的參展商有國外知名的噴氣織機制造商，如日本津田駒公司、株式會社豐田自動織機公司(以下簡稱豐田公司)，比利時必佳樂公司(以下簡稱必佳樂)、德國林道爾·多尼爾有限公司(以下簡稱多尼爾公司)等，國內(nèi)有浙江日發(fā)紡織機械有限公司、無錫絲普蘭噴氣織機制造有限公司、青島華信機械制造有限公司、青島天一集團紅旗紡織機械有限公司等企業(yè)均到場參展。

2 噴氣織機的發(fā)展趨勢

此屆展會國內(nèi)外多家生產(chǎn)廠商進行了噴氣織機的展示，各個廠商不遺余力的對本公司的各類機型進行了推廣，與以往的ITMA展會相比，此屆展會的噴氣織機總體而言呈現(xiàn)出以下幾個特點：織機車速注重合理；品種適應(yīng)增加顯著；節(jié)能降耗關(guān)注細(xì)節(jié)；智能制造提速發(fā)展。本文重點對這幾個方面進行詳細(xì)論述[2-3]。

2.1 織機車速注重合理

本屆參展的噴氣織機的展示車速已經(jīng)與實際生產(chǎn)車速非常接近。前些年高達2 000 r/min以上的展示車速，在此屆展會上并沒有出現(xiàn)。取而代之的是在不同織造品種上的高速化展現(xiàn)，為噴氣織機的高速發(fā)展帶來新跡象[4]。

多尼爾公司展示的A1型噴氣織機如圖1所示。據(jù)介紹，在生產(chǎn)常規(guī)品種時，其入緯率可以超過2 650 m/min。

圖1 多尼爾公司出品的A1型噴氣織機

豐田公司出品的JAT810型噴氣織機(如圖2所示)，在生產(chǎn)色織條紋時，其演示車速為1 200 r/min，然而基于該機基礎(chǔ)上出品的新型毛巾織機(如圖3所示)，其織造速度仍然可以達到1 000 r/min。這凸顯出豐田噴氣織機高速狀態(tài)下的穩(wěn)定性。

圖2 豐田公司出品的JAT810型噴氣織機

圖3 豐田公司出品的毛巾織機

必佳樂公司OMNIplus Summum型噴氣織機(如圖4所示)，在生產(chǎn)純棉平紋織物時，其演示車速為1 350 r/min，較前幾年2 000 r/min的演示車速已有很大下降，但在厚重織物等各類品種中仍可以保持較高的車速。

圖4 必佳樂公司出品的OMNIplus Summum

津田駒公司出品的噴氣織機是日系噴氣機型中比較適合織造厚重織物的織機，其推出的ZAX9200i MASTER型噴氣織機(如圖5所示)，生產(chǎn)牛仔布時演示車速約為1 300 r / min；與豐田相似的是，其推出的ZAX9200i MASTER Terry型毛巾織機(如圖6所示)，雙軸織造也能夠?qū)崿F(xiàn)1 000 r/min的織造速度。

圖5 津田駒公司出品的ZAX9200i MASTER

圖6 津田駒公司出品的ZAX9200i MASTER Terry

進口織機在速度上都可以達到1 200 r /min的車速，而國產(chǎn)織機在此屆展會中展現(xiàn)出來的演示速度，也并不遜色。日發(fā)、紅旗、絲普蘭等推出的噴氣織機演示車速均超過了1 000 r/min，且絲普蘭推出了實際生產(chǎn)車速可以達到880 r/min的窄幅噴氣織機，適用于一些窄幅簡單品種高速織造的需求。

總體而言，此屆紡機展上，噴氣織機在車速的提升上并沒有顯著變化，與之前的“瘋狂”相比更加回歸理性。織機生產(chǎn)企業(yè)回歸到織機本身的用途上來，在品種適應(yīng)性與品質(zhì)兼顧下的高速高效，是今后噴氣織機的發(fā)展方向。

2.2 品種適應(yīng)性顯著提升

此屆展會上噴氣織機對不同纖維的適應(yīng)性提高了，噴氣織機市場細(xì)分化明顯。目前，棉、毛、麻、玻璃纖維、純紡及天然纖維與化學(xué)纖維混紡等多種原料，都可以在噴氣織機上生產(chǎn)，而且噴氣織機的表現(xiàn)非常穩(wěn)定，進一步擠壓了劍桿織機的生存空間。此外，低緯密(0.8根/10 cm～100根/10 cm)品種如輪胎簾子布，特寬幅品種(460 cm以上門幅)等均可以采用噴氣織機織造。

噴氣織機品種適應(yīng)性顯著提升，其拓展的品種領(lǐng)域多為以前劍桿織機生產(chǎn)品種的范圍。國外噴氣織機生產(chǎn)廠商相對比較穩(wěn)健，除了生產(chǎn)常規(guī)的輕薄面料外，逐漸延伸到毛巾、牛仔等；國內(nèi)廠商市場敏感性強，后發(fā)優(yōu)勢明顯，在品種適應(yīng)性上勇于嘗試，出現(xiàn)了大批新型的噴氣織機，用于多種用途的拓展，比如玻璃纖維用噴氣織機、簾子線噴氣織機等。

國外噴氣織機品種適應(yīng)性最強的是多尼爾公司的A1型噴氣織機，可配以簡單的凸輪裝置、12 000針的提花機、多達16頁綜框的多臂機，還可以是簡易紗羅裝置DORNIER EasyLeno?，應(yīng)用范圍廣泛，可以織造產(chǎn)業(yè)用布、薄紗、安全氣囊、傳輸帶、汽車和飛機的座椅裝飾布、服用精紡毛料、薄埃及棉提花貢緞、功能性面料、運動類面料以及裝飾用家紡織物等。此外，適用紗線范圍極廣，包括天然或人造的短纖紗、長絲及混紡紗。適用的短纖紗號從6.25 tex～250 tex，長絲從10 dtex～2 200 dtex?；ㄉ喓妥冃渭喛梢宰龅礁?。

青島天一集團紅旗紡織機械有限公司推出了一系列新型的噴氣織機，用于各種用途。如JA11-460型特寬幅噴氣織機、JA11-VC型絨布專用噴氣織機、JA93T型毛巾噴氣織機、JA11-GF型玻纖噴氣織機以及JA11型低緯密特種噴氣織機等。

浙江日發(fā)紡織機械有限公司推出的RFJA12E型噴氣織機，主要用于玻璃纖維的織造；RFJA11E型織機，主要用于簾子布等低緯密產(chǎn)品的織造[5]。

青島華信機械制造有限公司推出了HAN9100系列織機，包括噴氣電子大提花織機、噴氣雙經(jīng)軸織機、玻璃纖維織機、醫(yī)用紗布噴氣織機等。同時，針對中國目前市場上有噴水織機的減產(chǎn)需求，推出了基于噴水織機改造的HX7100型噴氣織機。

國內(nèi)噴氣織機生產(chǎn)廠商充分抓住了噴氣織機多元化發(fā)展的需求，由于距離終端市場近，及時調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)策略，對噴氣織機的品種適應(yīng)性進行了有益的嘗試。目前，國外生產(chǎn)廠商因為其自身的特點，以及新型噴氣織機市場的不穩(wěn)定性，使其在品種適應(yīng)性拓展上落后于國產(chǎn)織機。但是，一旦噴氣織機對某個產(chǎn)品的適用性形成了規(guī)模，國外噴氣織機生產(chǎn)廠商憑借其雄厚的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，仍然可以迅速占領(lǐng)該市場。因此，國內(nèi)廠商要在各個細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)深入鉆研，利用好后發(fā)優(yōu)勢，形成自己的技術(shù)壁壘，加強研發(fā)投入，確保在細(xì)分領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。

2.3 節(jié)能降耗關(guān)注細(xì)節(jié)

噴氣織機的能耗是所有無梭織機中最高的，因此，降低能耗是所有噴氣織機企業(yè)的目標(biāo)。噴氣織機節(jié)能降耗要從細(xì)節(jié)入手，進一步降低織造過程中的能耗。在此方面，國外生產(chǎn)廠商相比國內(nèi)廠商而言具有比較大的優(yōu)勢[6]。

噴氣織機的降耗主要通過以下兩個方面進行：輔助噴嘴的優(yōu)化和織造工藝的優(yōu)化。下面重點對國內(nèi)國外噴氣織機在這兩個方面進行比較。

2.3.1 輔助噴嘴的優(yōu)化

噴氣織機75%以上的能耗來自于輔助噴嘴的引緯，因此，輔助噴嘴的優(yōu)化是各類織機節(jié)能降耗的重中之重[7]。

多尼爾公司憑借多年的單孔輔助噴嘴的生產(chǎn)經(jīng)驗，在設(shè)計和制造上對細(xì)節(jié)進行了優(yōu)化，改進了其主要性能，減少了空氣消耗。此外，噴嘴表面經(jīng)硬化處理，使用壽命更長。這種未經(jīng)表面涂層又無裂縫的噴嘴可有效防止長絲受損。

豐田公司研發(fā)了新型的輔助噴嘴，采用合理的錐形開口角度，確保了低壓環(huán)境下氣流的集束程度，使低壓環(huán)境下的緯紗飛行更加安全，進而降低了引緯過程中空氣的消耗。

必佳樂公司的噴嘴一般為多孔噴嘴。其研發(fā)的TwinJet節(jié)能型噴嘴，顯著提升了多孔噴嘴在低壓下的氣流集束程度，進一步降低了能耗。

相比較而言，國內(nèi)織機在噴嘴研發(fā)上投入較少，大多采用拿來主義，或者委托國內(nèi)專門的噴嘴制造商對其進行優(yōu)化，而國外織機在此領(lǐng)域已經(jīng)開始針對不同氣壓、品種要求對噴嘴進行細(xì)節(jié)上的優(yōu)化，從目前的情況來看，國外織機生產(chǎn)廠商利用其系統(tǒng)性優(yōu)勢，走在了國產(chǎn)廠商的前面。

2.3.2 織造工藝的優(yōu)化

織造工藝的優(yōu)化是降低噴氣織機能耗的有效方式，各個廠商均在此投入了大量的精力。相比輔助噴嘴的優(yōu)化，織造工藝優(yōu)化帶來的節(jié)能效率要顯著得多。比如輔助噴嘴電磁閥“一拖二”的方式，可以降低能耗10%左右，已經(jīng)成為輔助噴嘴控制方式的標(biāo)配，國內(nèi)外織機生產(chǎn)商以此降低輔助噴嘴的能耗。

織造工藝對節(jié)能降耗的作用首先表現(xiàn)為相關(guān)機構(gòu)的優(yōu)化，在此領(lǐng)域，國外織機優(yōu)勢明顯。

豐田JAT810型織機上搭載了第三代開口裝置E-shed，采用水冷式的電機冷卻方式，大幅提升生產(chǎn)性能并實現(xiàn)節(jié)能；必佳樂織機裝有全電子控制氣壓調(diào)節(jié)器，各通道配置集成式獨立氣缸，輔助噴嘴配備獨特的三氣缸裝置，提高了織機的靈活性和操作便利性，降低能耗；日發(fā)集團則采用超啟動電機直接驅(qū)動，無離合器和皮帶盤，使得織機在織造過程中自動變速，同時還能夠節(jié)約10%～30%的電力消耗。

織造工藝對節(jié)能降耗的作用其次表現(xiàn)為對引緯氣路的優(yōu)化。

津田駒織機通過i-Weave、DSS-Ⅱ直供副噴嘴系統(tǒng)等的導(dǎo)入將減少10%耗氣量，提高節(jié)能性[8]；豐田JAT810型織機則采用多節(jié)式串聯(lián)噴嘴，采用兩段式串聯(lián)噴嘴，使主噴氣壓進一步得到降低，且提升了噴嘴內(nèi)推進力，適用于機臺的高速運轉(zhuǎn)；天一紅旗則采用了分段式輔助氣包，將緯紗飛行區(qū)間的輔助氣壓做前中后三個區(qū)段，以對應(yīng)緯紗加速、正常飛行和減速階段的不同需求，進而降低能耗。

織造工藝對節(jié)能降耗的優(yōu)化最終還體現(xiàn)在智能系統(tǒng)對織造工藝的調(diào)整上。這是此屆展會上的最大亮點。

多尼爾織機安裝伺服控制系統(tǒng)的DORNIER PIC?實時引緯控制系統(tǒng)，對輔助噴嘴的開啟和閉合時間的實時控制和設(shè)定值與實際值之間的不斷對比調(diào)整，確保了織物的高品質(zhì)織造，并減少了不必要的養(yǎng)護停車。配備的STS緯紗傳感器，可以實時反饋緯紗飛行狀態(tài)，方便控制系統(tǒng)對引緯系統(tǒng)中的引緯參數(shù)進行調(diào)整，進而降低氣耗。新研發(fā)的DORNIER EcoValveControl?節(jié)氣裝置可檢測到緯紗到達相應(yīng)的輔助噴嘴群區(qū)域。只有當(dāng)緯紗全部進入噴氣區(qū)域時，噴嘴的電磁閥才會打開。這種控制可防止過早地噴氣，從而減少了空氣消耗。

豐田公司的IAS(智能節(jié)氣系統(tǒng))，分析機器的運轉(zhuǎn)狀況，使氣壓設(shè)定調(diào)整至最適合的數(shù)值，減少無謂的空氣損耗，達到節(jié)能效果。P-Monitor(壓力監(jiān)控)，可以實時監(jiān)控機臺的使用氣壓和空氣消費量，且附帶報警功能，可更容易地進行機臺的運營成本管理。

津田駒公司的AJC-S引緯自動控制系統(tǒng)配置了省氣模式功能，通過控制與實際的緯紗飛行相匹配的輔助噴嘴噴射，使得節(jié)氣和穩(wěn)定運轉(zhuǎn)合理兼顧。

在節(jié)能降耗方面，國產(chǎn)噴氣織機織造企業(yè)已經(jīng)意識到差距所在，也開展相關(guān)研究，尤其在噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計、噴氣引緯流暢研究方面，但進展不大，因此，國產(chǎn)織機在能耗上，總體距離進口織機有一定距離，需要持續(xù)努力。

2.4 智能制造提速發(fā)展

噴氣織機作為無梭織機中最復(fù)雜的機型，智能化顯得尤其重要。如何提高機器的自動化水平是重中之重。在此領(lǐng)域，日系織機特點突出，重點介紹一下豐田和津田駒織機特點。

豐田公司提供更全面的WAS(織造支援系統(tǒng))和全新的FACT(工廠管理系統(tǒng))。兩者結(jié)合使用，進行工廠整體管理的同時還能儲存產(chǎn)品工藝的最佳設(shè)定條件，用戶可通過積累經(jīng)驗提升技術(shù)水準(zhǔn)。新的WAS系統(tǒng)在本地機臺上對織機運行狀況進行監(jiān)控，對緯紗運行情況和織機能耗進行檢測，通過運用報警功能或停機等方法將疵布的生產(chǎn)防患于未然；FACT(工廠管理系統(tǒng))：以TMS(豐田監(jiān)控系統(tǒng))為基礎(chǔ)，不僅包含過去的輪班報告和停車原因分析圖表，還可以模擬顯示工廠實際的機臺排列平面圖，通過各種路徑顯示機臺的運行狀況，從而更利于對生產(chǎn)性能、產(chǎn)品品質(zhì)、空氣消耗量等進行管理。此外，推出緯紗自動處理裝置TAPO，大大降低了擋車工強度。

津田駒織機與豐田織機類似，采用了TISS津田駒網(wǎng)絡(luò)支援系統(tǒng)以及Weave Navigation System-Ⅱ等。通過網(wǎng)絡(luò)將用戶的織機與津田駒本部相聯(lián)，實現(xiàn)改善運轉(zhuǎn)、提高生產(chǎn)、預(yù)測保養(yǎng)的目的。此外，津田駒的APR-C自動補緯裝置等也進行了升級和改進，自動化和智能化更進一步提高[9]。

國產(chǎn)織機在噴氣織機智能制造方面進展緩慢，目前仍然停留在織造過程中經(jīng)緯向停臺率、生產(chǎn)效率統(tǒng)計等方面，缺乏對產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、追溯、預(yù)測、能耗等大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，工藝參數(shù)的自動修正等功能。必須充分認(rèn)識到智能制造和質(zhì)量控制將顯著影響噴氣織機未來的發(fā)展方向。

3 國產(chǎn)噴氣織機的改進方向

國產(chǎn)噴氣織機總體上來看已取得很大的進步，與國外噴氣織機的差距逐漸縮小，但在以下三個方面亟待提升。

(1)提升機臺高速運行穩(wěn)定性。織機高速化之后，必須確保機臺運行穩(wěn)定性，特別是電子送經(jīng)、電子卷取與織機其他機構(gòu)的密切配合。

(2)重點關(guān)注降低機臺能耗。從細(xì)節(jié)入手，從噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化，到氣路優(yōu)化，到基于緯紗運行狀況監(jiān)控數(shù)據(jù)入手，優(yōu)化引緯工藝參數(shù)，進一步降低國產(chǎn)織機的能耗。目前國內(nèi)幾家噴氣織機生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)具備監(jiān)控緯紗運行狀態(tài)的能力以及引緯工藝實時調(diào)整的能力，只需進一步細(xì)化即可實現(xiàn)上述功能。

(3)提升織機智能化水平。建議噴氣織機生產(chǎn)企業(yè)加強與相關(guān)高校合作，利用高校平臺，建立織造專家系統(tǒng)，為國產(chǎn)織機的工藝優(yōu)化提供網(wǎng)絡(luò)支持[10]。同時，在諸如TAPO和APR-C等智能化系統(tǒng)研發(fā)上投入力量，提高國產(chǎn)噴氣織機的智能化水平。

4 結(jié)論

本文重點介紹了2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會展出的噴氣織機的技術(shù)進展，通過對國內(nèi)外噴氣織機的分析可以看出，國內(nèi)外噴氣織機在高速表現(xiàn)上差異不大，國內(nèi)外廠商參展機型演示車速均已經(jīng)超過了1 000 r/min；國產(chǎn)噴氣織機在品種適應(yīng)性上有了很大程度的擴展；國外織機在節(jié)能降耗方面具有較大的優(yōu)勢，通過噴嘴及織造工藝的優(yōu)化，獲得了較好的能耗表現(xiàn)；智能制造技術(shù)在國外噴氣織機上得到了廣泛的應(yīng)用，宏觀的織機管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)以及微觀的自動補緯技術(shù)等的采用，顯著降低了織機的操作難度以及企業(yè)用工量，成為噴氣織機發(fā)展的重要趨勢。