Dodatečná montáž dává spřádacím strojům nový život

Safilin, společnost kombinující francouzský kapitál s polskými odbornými znalostmi, vyrábí výrobky na bázi lnu a konopí, včetně přízí používaných v oděvech, nábytku, technických textiliích, potravinářství, automobilovém průmyslu a mnoha dalších průmyslových odvětvích. Společnost také vyrábí rovings pro kompozitní materiály, stejně jako motouzy a kroucené příze pro různé aplikace. V Polsku provozuje Safilin výrobní závody v Miłakowě a Szczytně. Na druhém místě je umístěna jak mokrá spřádací mlýna, tak česací zařízení. Závod produkuje přibližně 2 000 tun hotových výrobků ročně. Pro mokré spřádání používá stroje PM88, běžně označované jako PM. Tyto stroje jsou v provozu od roku 1982, což znamená, že běží více než 40 let. V rámci své průmyslové strategie se společnost rozhodla prozkoumat alternativy ke svému stávajícímu vybavení a využít své hluboké procesní znalosti k vybudování konkurenční výhody ve výrobě lněné příze. Ve snaze co nejlépe využít svých stávajících aktiv zahájil manažerský tým program modernizace, jehož cílem je dát stroji PM druhý život a zároveň jej přejmenovat na PZ-KA. Rozhodnutí modernizovat stárnoucí stroje umožnilo automatizaci procesů a vizualizaci výrobních parametrů v reálném čase, což vedlo ke zlepšení provozní efektivity a významným úsporám nákladů. Klíčovým faktorem úspěchu bylo vytvoření komplexního projektového týmu, který sdružuje specialisty Safilin z různých oborů, kteří aktivně přispěli k iniciativě.

Proces spřádání lnu zahrnuje kreslení a současné kroucení chemicky ošetřeného rovingu, tj. Předem zpracovaného a mírně zkrouceného lněného plátku specifikované lineární hustoty.

“V zařízení Szczytno se spřádání provádí metodou mokrého spřádání. Na rotující rám je umístěna pohyblivá cívka, kde začíná proces „přípravy spřádání“. To zahrnuje průchod putování vodní lázní udržovanou při teplotě 18—22 °C a poté řadou vodítek, které umožňují postupné a kontrolované odvíjení,“
vysvětluje Aleksandra Kaszubowska, procesní inženýrka ve společnosti Safilin.

Stroj PM88 sestával ze tří hlavních komponent: elektrické skříně, mechanické skříně a pracovního modulu. Mechanická skříň byla navržena tak, aby přenášela hnací sílu prostřednictvím systému ozubených kol, řetězů a řemenů. Ve skutečnosti byl celý mechanismus, skládající se z přibližně 50 komponent, především čelních ozubených kol, poháněn jediným elektromotorem.

“Toto řešení ztěžovalo změnu parametrů stroje, protože vyžadovalo ruční zásah, včetně výměny ozubených kol ke změně převodových poměrů. Kromě toho musely být použity mechanické seřizovací komponenty, jako je rohatkový mechanismus pro řízení cyklického pohybu. To vyžadovalo přesné nastavení nastavení a prodloužilo dobu potřebnou k přizpůsobení stroje nové produktové řadě,“
vzpomíná Aneta Siemak, vedoucí oddělení spřádání.

Práce na projektu modernizace začaly v květnu 2023 a pokračovaly až do července 2024. Celá mechanická skříň byla přepracována a přizpůsobena pro instalaci servomotorů. Během modernizace bylo vyměněno několik komponent, včetně ozubeného ústrojí, který byl nahrazen servopohonnými systémy. Ložiskové sestavy a hnací hřídele byly také upraveny tak, aby fungovaly za nových podmínek. Tyto změny umožnily přesné nastavení provozních parametrů stroje a výrazně zlepšily celkový výkon.

“Díky servomotorům již není potřeba manuálního zásahu do pohonu, což eliminuje požadavek na výměnu ozubených kol. Parametry stroje jsou nyní nastaveny pomocí PLC řadiče. Kromě toho máme plný přehled o každém parametru v každé pracovní části stroje, což umožňuje rychlou a snadnou rekonfiguraci nastavení a optimalizaci výrobního procesu,„říká Maciej Rusinek, hlavní energetický inženýr společnosti Safilin.

“Optimalizovali jsme trvanlivost klíčových součástí přenosu energie, jako jsou ložiska, hřídele a další sestavy, což výrazně zlepšilo spolehlivost celého systému,„dodává Kamil Baran, strojní inženýr společnosti Safilin.

Snížení počtu mechanických součástí také usnadnilo údržbu tím, že poskytuje lepší přístup ke kritickým dílům, což výrazně zkracuje prostoje. Celkově tato vylepšení přispěla k vyšší efektivitě stroje a vyšší provozní spolehlivosti.

Elektrická rozvaděč před modernizací.

Díky dodatečné montáži byla také výrazně zvýšena bezpečnost provozu stroje. PZ-KA je nyní vybaven novým bezpečnostním systémem navrženým v souladu s požadavky stanovenými v procesu hodnocení rizik. Stroj byl mimo jiné vybaven standardními tlačítky nouzového zastavení typu hub.

“Bezpečnostní systém je pod dohledem programovatelného bezpečnostního relé řady SIRIUS 3SK2. Kromě základní funkce nouzového zastavení byla také implementována funkce požadavku na odemknutí, která umožňuje bezpečné zastavení stroje,„říká Ewelina Radomska, specialista na ochranu zdraví, bezpečnost a životní prostředí.

Automatizace je řízena Siemens CPU integrovaný do řadiče SIMATIC S7-1500, která koordinuje provoz servopohonů a dalších součástí stroje. Mezi jeho funkce patří synchronizace rychlostí pohonu a procesů, jakož i řízení elektromagnetických ventilů a ventilačních systémů. Ovládací panel TP1200 Comfort HMI, na oplátku, řídí základní funkce stroje. Umožňuje diagnostiku systémových komponent včetně pohonů a zajišťuje kontrolu a monitorování procesních parametrů. Panel také vizualizuje klíčová provozní data, jako je úroveň naplnění cívky, na kterou je příze navinuta.

Projekt modernizace strojů zahrnoval širokou škálu činností souvisejících s technologickou integrací a implementací nových IT řešení. Primárním cílem této části projektu bylo vytvořit systém schopný digitálně shromažďovat výrobní data, zpracovávat je a analyzovat za účelem optimalizace výrobních procesů.

“Shromážděná data umožňují znovu vytvořit úplný obraz o provozu stroje, což nám umožňuje identifikovat potenciální problémy, naplánovat nápravná opatření a zlepšit provozní efektivitu. Zaznamenává se více než 120 parametrů stroje, z nichž nejdůležitější jsou otáčky vřetena, oscilace kroužkové kolejnice, rychlost posuvu a rychlost dodávky,„říká Jan Słowiński.

“V rámci projektu byly aplikační servery nakonfigurovány tak, aby shromažďovaly živá produkční data. Přenos dat je zjednodušen prostředím orchestrace procesů Node-RED, které umožňuje automatizaci datových toků mezi různými systémy. V kombinaci s nástrojem pro plánování cron nám poskytuje úplnou flexibilitu při definování, kdy a jak jsou informace přenášeny. Všechna shromážděná data stroje jsou uložena v databázi SQL,„vysvětluje Maciej Chudziński, Software Engineer ve společnosti Safilin.

Závěrečnou fází implementace IT byl vývoj systému vizualizace dat v Power BI. Tato platforma umožňuje vytvářet interaktivní reporty a analytické řídicí panely, které uživatelům poskytují jasné a dynamické poznatky o výkonu výroby. Tyto vizualizace podporují identifikaci problémů a usnadňují rozhodování založené na datech.

Výsledky dosažené modernizací PM88 byly tak úspěšné, že závod plánuje dodatečné vybavení dalších strojů. Podle předpokladů projektu se očekává, že návratnost investic bude dosažena za něco málo přes jeden rok. Mezi další výhody patří zvýšená provozní bezpečnost a výrazné zlepšení pracovních podmínek díky snížení hladiny hluku z 94 dB na 89,5 dB. Zlepšila se také kvalita hotového výrobku, zejména pokud jde o pevnost a rovnoměrnost příze. Díky implementovaným IT řešením jsou nyní v Power BI průběžně sledovány ukazatele kvality příze.

Finanční přínosy pramení především z nižších výrobních nákladů na příze, kterých bylo dosaženo přibližně 19% zvýšením produktivity strojů. V absolutních číslech vzrostla průměrná produkce ze 176 kg denně na 209,5 kg za den.