Retrofit geeft spinmachines een nieuw leven

Safilin, een bedrijf dat Frans kapitaal combineert met Poolse expertise, produceert producten op basis van vlas en hennep, waaronder garens die worden gebruikt in de kleding-, meubel-, technisch textiel-, voedingsmiddelen-, automobiel- en vele andere industrieën. Het bedrijf produceert ook rovings voor composietmaterialen, evenals twijnen en gedraaide garens voor uiteenlopende toepassingen. In Polen exploiteert Safilin productiefaciliteiten in Miłakowo en Szczytno. Op deze laatste locatie bevinden zich zowel een natte spinnerij als een kamfabriek. De fabriek produceert jaarlijks ongeveer 2.000 ton eindproducten. Voor nat spinnen worden PM88-machines gebruikt, gewoonlijk PM's genoemd. Deze machines zijn al sinds 1982 in bedrijf, wat betekent dat ze al meer dan 40 jaar draaien. Als onderdeel van zijn industriële strategie besloot het bedrijf alternatieven voor zijn bestaande apparatuur te verkennen en zijn diepgaande procesexpertise in te zetten om een concurrentievoordeel te behalen bij de productie van vlasgaren. Om het meeste uit de bestaande activa te halen, heeft het managementteam een retrofitprogramma gelanceerd om de PM-machine een tweede leven te geven en deze vervolgens de naam PZ-KA te geven. De beslissing om de verouderde machines te moderniseren maakte de automatisering van processen en de realtime visualisatie van productieparameters mogelijk, wat resulteerde in een verbeterde operationele efficiëntie en aanzienlijke kostenbesparingen. Een belangrijke succesfactor was de oprichting van een uitgebreid projectteam, dat Safilin-specialisten uit verschillende disciplines samenbracht die actief hebben bijgedragen aan het initiatief.

Het vlasspinproces omvat het tekenen en tegelijkertijd verdraaien van een chemisch behandelde roving, dat wil zeggen een voorbewerkte en licht gedraaide vlasstrook met een bepaalde lineaire dichtheid.

”In de fabriek in Szczytno wordt het spinnen uitgevoerd met behulp van de natte spinmethode. Een ronddraaiende spoel wordt op het spinframe geplaatst, waar het proces van 'spinvoorbereiding' begint. Dit houdt in dat de roving door een waterbad wordt geleid dat op een temperatuur van 18—22°C wordt gehouden en vervolgens door een reeks geleiders wordt geleid waarmee de robot geleidelijk en op een gecontroleerde manier tot rust kan komen,”
legt Aleksandra Kaszubowska, procesingenieur bij Safilin, uit.

De PM88-machine bestond uit drie hoofdcomponenten: een schakelkast, een mechanische kast en een werkmodule. De mechanische kast is ontworpen om aandrijfkracht over te brengen via een systeem van tandwielen, kettingen en riemen. In feite werd het hele mechanisme, bestaande uit ongeveer 50 componenten, voornamelijk rechte tandwielen, aangedreven door een enkele elektromotor.

”Deze oplossing maakte het moeilijk om de machineparameters te wijzigen, omdat er handmatig moest worden ingegrepen, waaronder het vervangen van versnellingen om de overbrengingsverhoudingen te wijzigen. Bovendien moesten mechanische aanpassingscomponenten worden gebruikt, zoals een ratelmechanisme voor het regelen van cyclische bewegingen. Dit vereiste nauwkeurige instellingen en verlengde de tijd die nodig was om de machine aan te passen aan een nieuw productassortiment,”
herinnert Aneta Siemak zich, supervisor van de afdeling Spinning.

De werkzaamheden aan het retrofitproject begonnen in mei 2023 en duurden tot juli 2024. De hele mechanische kast werd opnieuw ontworpen en aangepast voor de installatie van servomotoren. Tijdens de modernisering zijn verschillende onderdelen vervangen, waaronder de tandwieltrein, die werd vervangen door servoaangedreven systemen. Lagerassemblages en aandrijfassen zijn ook aangepast om onder de nieuwe omstandigheden te kunnen werken. Deze wijzigingen maakten een nauwkeurige aanpassing van de bedrijfsparameters van de machine mogelijk, waardoor de algemene prestaties aanzienlijk werden verbeterd.

”Dankzij de servomotoren is er geen handmatige tussenkomst meer nodig in het aandrijfsysteem, waardoor de tandwielen niet meer hoeven te worden vervangen. De machineparameters worden nu aangepast via de PLC-controller. Bovendien hebben we volledig inzicht in elke parameter binnen elk werkgedeelte van de machine, wat een snelle en eenvoudige herconfiguratie van instellingen en optimalisatie van het productieproces mogelijk maakt,” zegt Maciej Rusinek, Chief Energy Engineer bij Safilin.

”We hebben de duurzaamheid van belangrijke componenten voor krachtoverbrenging geoptimaliseerd, zoals lagers, assen en andere assemblages, waardoor de betrouwbaarheid van het hele systeem aanzienlijk is verbeterd,” vult Kamil Baran, werktuigbouwkundig ingenieur bij Safilin, aan.

De vermindering van het aantal mechanische componenten heeft het onderhoud ook eenvoudiger gemaakt door betere toegang te bieden tot kritieke onderdelen, waardoor de uitvaltijd aanzienlijk is verminderd. Al met al hebben deze verbeteringen bijgedragen tot een hogere efficiëntie van de machine en een grotere bedrijfszekerheid.

Elektrische schakelkast vóór de modernisering.

Dankzij de aanpassing is ook de veiligheid van de bediening van de machine aanzienlijk verbeterd. De PZ-KA is nu uitgerust met een nieuw veiligheidssysteem dat is ontworpen in overeenstemming met de vereisten die tijdens het risicobeoordelingsproces zijn vastgesteld. De machine is onder andere uitgerust met standaard noodstopknoppen van het type paddenstoel.

”Het veiligheidssysteem wordt bewaakt door een programmeerbaar veiligheidsrelais uit de SIRIUS 3SK2-familie.. Naast de standaard noodstopfunctie is er ook een functie voor het aanvragen van ontgrendeling geïmplementeerd, waardoor de machine veilig tot stilstand kan worden gebracht,” zegt Ewelina Radomska, specialist op het gebied van gezondheid, veiligheid en milieu.

De automatisering wordt bestuurd door de Siemens CPU geïntegreerd in de SIMATIC S7-1500 controller, die de werking van de servoaandrijvingen en andere machineonderdelen coördineert. Tot de functies behoren de synchronisatie van aandrijfsnelheden en -processen, evenals de regeling van magneetventielen en ventilatiesystemen. Het TP1200 Comfort HMI-bedieningspaneelbeheert op zijn beurt de basisfuncties van de machine. Het maakt diagnose mogelijk van systeemcomponenten, waaronder de aandrijvingen, en biedt controle en bewaking van procesparameters. Het paneel visualiseert ook belangrijke bedrijfsgegevens, zoals het vulniveau van de spoel waarop het garen is gewikkeld.

Het project voor de modernisering van machines omvatte een breed scala aan activiteiten met betrekking tot technologische integratie en de implementatie van nieuwe IT-oplossingen. Het hoofddoel van dit deel van het project was om een systeem te creëren dat in staat is om productiegegevens digitaal te verzamelen, te verwerken en te analyseren om de productieprocessen te optimaliseren.

”De verzamelde gegevens maken het mogelijk om een volledig beeld te krijgen van de werking van de machine, zodat we mogelijke problemen kunnen identificeren, corrigerende maatregelen kunnen plannen en de operationele efficiëntie kunnen verbeteren. Er worden meer dan 120 machineparameters geregistreerd, waarvan de belangrijkste het spiltoerental, de oscillatie van de ringrail, de voedingssnelheid en de leveringssnelheid omvatten,” zegt Jan Słowiński.

”Als onderdeel van het project werden toepassingsservers geconfigureerd om live productiegegevens te verzamelen. De gegevensoverdracht wordt gestroomlijnd door de Node-RED-procesorkestratieomgeving, die de automatisering van gegevensstromen tussen verschillende systemen mogelijk maakt. In combinatie met het hulpprogramma cron scheduling biedt dit ons volledige flexibiliteit bij het bepalen wanneer en hoe informatie wordt verzonden. Alle verzamelde machinegegevens worden opgeslagen in een SQL-database,” legt Maciej Chudziński, Software-ingenieur bij Safilin, uit.

De laatste fase van de IT-implementatie was de ontwikkeling van een datavisualisatiesysteem in Power BI. Dit platform maakt het mogelijk om interactieve rapporten en analytische dashboards te creëren die gebruikers duidelijke en dynamische inzichten bieden in de productieprestaties. Deze visualisaties ondersteunen de identificatie van problemen en vergemakkelijken datagestuurde besluitvorming.

De resultaten die zijn behaald met de modernisering van de PM88 zijn zo succesvol dat de fabriek van plan is extra machines aan te passen. Volgens de veronderstellingen van het project zal het investeringsrendement naar verwachting in iets meer dan een jaar worden behaald. Andere voordelen zijn een verhoogde operationele veiligheid en een aanzienlijke verbetering van de arbeidsomstandigheden, dankzij een verlaging van het geluidsniveau van 94 dB naar 89,5 dB. De kwaliteit van het eindproduct is ook verbeterd, met name wat betreft de sterkte en de gelijkmatigheid van het garen. Dankzij de geïmplementeerde IT-oplossingen worden de garenkwaliteitsindicatoren nu continu gemonitord in Power BI.

De financiële voordelen vloeien voornamelijk voort uit lagere productiekosten voor garen, die worden bereikt door een verhoging van de machineproductiviteit met ongeveer 19%. In absolute termen steeg de gemiddelde productie van 176 kg per dag naar 209,5 kg per dag.