Модернизация дает прядильным машинам новую жизнь

Safilin, компания, сочетающая французский капитал с польским опытом, производит продукцию на основе льна и конопли, включая пряжу, используемую в одежде, мебели, техническом текстиле, пищевой, автомобильной и многих других отраслях промышленности. Компания также производит ровинги для композитных материалов, а также шпагаты и крученую пряжу для различных применений. В Польше компания Safilin управляет производственными мощностями в Милаково и Щитно. На последнем участке расположены как фабрика мокрого прядения, так и расчесывающая фабрика. Предприятие производит около 2000 тонн готовой продукции в год. Для мокрого прядения используются машины PM88, обычно называемые PM. Эти машины работают с 1982 года, то есть работают уже более 40 лет. В рамках своей промышленной стратегии компания решила изучить альтернативы существующему оборудованию и использовать свой глубокий технологический опыт для создания конкурентного преимущества в производстве льняной пряжи. Стремясь максимально эффективно использовать существующие активы, команда менеджеров запустила программу модернизации, направленную на то, чтобы дать машине PM вторую жизнь и переименовать ее в PZ-KA. Решение о модернизации устаревающих машин позволило автоматизировать процессы и визуализировать производственные параметры в реальном времени, что привело к повышению операционной эффективности и значительной экономии затрат. Ключевым фактором успеха стало создание комплексной проектной команды, объединяющей специалистов Safilin из разных областей, которые активно участвовали в реализации инициативы.

Процесс прядения льна включает в себя вытягивание и одновременное скручивание химически обработанного ровинга, то есть предварительно обработанного и слегка скрученного полоска льна заданной линейной плотности.

»На заводе в Щитно прядение осуществляется методом мокрого прядения. На прядильную раму помещается вращающаяся шпулька, где начинается процесс «подготовки к прядению». Это предполагает прохождение бродяги через водяную баню с температурой 18—22 °C, а затем через ряд направляющих, позволяющих ему постепенно и контролируемым образом расслабиться,»
объясняет Александра Кашубовская, инженер-технолог компании Safilin.

Машина PM88 состояла из трех основных компонентов: электрического шкафа, механического шкафа и рабочего модуля. Механический шкаф был спроектирован для передачи приводной мощности через систему шестерен, цепей и ремней. Фактически, весь механизм, состоящий примерно из 50 компонентов, в основном цилиндрических зубчатых передач, приводился в движение одним электродвигателем.

»Это решение затруднило изменение параметров машины, поскольку требовало ручного вмешательства, включая замену шестерен для изменения передаточных чисел. Кроме того, необходимо было использовать механические элементы регулировки, такие как храповой механизм для управления циклическим движением. Это потребовало точной регулировки настроек и увеличения времени, необходимого для адаптации машины к новому ассортименту продукции,»
вспоминает Анета Симак, супервайзер отделения спиннинга.

Работа над проектом модернизации началась в мае 2023 года и продолжалась до июля 2024 года. Весь механический шкаф был переработан и адаптирован для установки серводвигателей. В ходе модернизации было заменено несколько компонентов, в том числе зубчатая передача, которая была заменена системами с сервоприводом. Подшипниковые узлы и приводные валы также были модифицированы для работы в новых условиях. Эти изменения позволили точно настроить рабочие параметры машины, значительно улучшив общую производительность.

»Благодаря серводвигателям больше нет необходимости в ручном вмешательстве в систему привода, что устраняет необходимость замены шестерен. Параметры машины теперь регулируются с помощью контроллера PLC. Кроме того, у нас есть полная видимость каждого параметра в каждой рабочей части машины, что позволяет быстро и легко изменять настройки и оптимизировать производственный процесс,» говорит Мацей Русинек, главный инженер-энергетик компании Safilin.

»Мы оптимизировали долговечность ключевых компонентов силовых трансмиссий, таких как подшипники, валы и другие узлы, что значительно повысило надежность всей системы,» добавляет Камиль Баран, инженер-механик компании Safilin.

Сокращение количества механических компонентов также упростило техническое обслуживание, обеспечив лучший доступ к критически важным деталям и значительно сократив время простоя. В целом эти улучшения способствовали повышению эффективности машины и повышению эксплуатационной надежности.

Электрический шкаф управления до модернизации.

Благодаря модернизации безопасность эксплуатации машины также была значительно улучшена. PZ-KA теперь оснащен новой системой безопасности, разработанной в соответствии с требованиями, определенными в процессе оценки рисков. Помимо прочего, машина оснащена стандартными кнопками аварийной остановки грибовидного типа.

»Система безопасности контролируется программируемым защитным реле из семейства SIRIUS 3SK2. В дополнение к базовой функции аварийной остановки была также реализована функция запроса на разблокировку, позволяющая обеспечить безопасную остановку машины,» говорит Эвелина Радомска, специалист по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды.

Автоматизация контролируется Процессор Siemens, интегрированный в контроллер SIMATIC S7-1500, который координирует работу сервоприводов и других компонентов машины. Среди его функций — синхронизация скоростей и процессов привода, а также управление электромагнитными клапанами и вентиляционными системами. Панель оператора TP1200 Comfort HMI, в свою очередь, управляет основными функциями машины. Он позволяет диагностировать компоненты системы, включая приводы, и обеспечивает контроль и мониторинг параметров процесса. На панели также отображаются ключевые рабочие данные, такие как уровень заполнения бобины, на которую намотана пряжа.

Проект модернизации станков включал в себя широкий спектр мероприятий, связанных с технологической интеграцией и внедрением новых ИТ-решений. Основная цель этой части проекта заключалась в создании системы, способной собирать производственные данные в цифровом виде, обрабатывать их и анализировать для оптимизации производственных процессов.

»Собранные данные позволяют воссоздать полную картину работы машины, что позволяет нам выявлять потенциальные проблемы, планировать корректирующие действия и повышать операционную эффективность. Записывается более 120 параметров станка, наиболее важными из которых являются частота вращения шпинделя, колебание кольцевой рейки, скорость подачи и скорость подачи,» говорит Ян Словинский.

»В рамках проекта серверы приложений были настроены для сбора производственных данных в реальном времени. Передача данных упрощается с помощью среды оркестрации процессов Node-RED, которая позволяет автоматизировать потоки данных между различными системами. В сочетании с утилитой планирования cron это дает нам полную гибкость в определении времени и способа передачи информации. Все собранные машинные данные хранятся в базе данных SQL,» объясняет Мацей Чудзинский, инженер-программист Safilin.

Завершающим этапом ИТ-внедрения стала разработка системы визуализации данных в Power BI. Эта платформа позволяет создавать интерактивные отчеты и аналитические панели, которые предоставляют пользователям четкое и динамичное представление об эффективности производства. Эти визуализации помогают выявлять проблемы и облегчают принятие решений на основе данных.

Результаты, достигнутые в результате модернизации PM88, оказались настолько успешными, что завод планирует модернизировать дополнительные машины. Согласно предположениям проекта, окупаемость инвестиций ожидается чуть более чем через год. Другие преимущества включают повышение эксплуатационной безопасности и значительное улучшение условий труда благодаря снижению уровня шума с 94 дБ до 89,5 дБ. Качество готового продукта также улучшилось, особенно с точки зрения прочности и ровности пряжи. Благодаря внедренным ИТ-решениям показатели качества пряжи теперь постоянно отслеживаются в Power BI.

Финансовые преимущества обусловлены в первую очередь снижением затрат на производство пряжи, достигнутым за счет увеличения производительности машины примерно на 19%. В абсолютном выражении средняя производительность выросла со 176 кг в день до 209,5 кг в день.