Eftermontering ger spinnmaskiner nytt liv

Safilin, ett företag som kombinerar franskt kapital med polsk expertis, tillverkar lin- och hampbaserade produkter, inklusive garn som används i kläder, möbler, tekniska textilier, livsmedel, fordon och många andra industrier. Företaget producerar också rovings för kompositmaterial, samt garn och tvinnade garn för en mängd olika applikationer. I Polen driver Safilin produktionsanläggningar i Miłakowo och Szczytno. Den senare platsen rymmer både ett vått spinnverk och en kamningsanläggning. Anläggningen producerar cirka 2 000 ton färdiga produkter årligen. För våtspinning använder den PM88-maskiner, vanligtvis kallade PM. Dessa maskiner har varit i drift sedan 1982, vilket innebär att de har körts i mer än 40 år. Som en del av sin industriella strategi beslutade företaget att utforska alternativ till sin befintliga utrustning och utnyttja sin djupa processkompetens för att bygga en konkurrensfördel inom lingarnproduktion. För att få ut det mesta av sina befintliga tillgångar lanserade ledningsgruppen ett eftermonteringsprogram som syftar till att ge PM-maskinen ett nytt liv samtidigt som den döpte om till PZ-KA. Beslutet att modernisera de åldrande maskinerna möjliggjorde automatisering av processer och realtidsvisualisering av produktionsparametrar, vilket resulterade i förbättrad driftseffektivitet och betydande kostnadsbesparingar. En viktig framgångsfaktor var skapandet av ett omfattande projektteam som samlade Safilin-specialister från olika discipliner som aktivt bidrog till initiativet.

Linspinnningsprocessen innebär att man utarbetar och samtidigt vrider en kemiskt behandlad roving, det vill säga en förbearbetad och lätt vriden linskiva med en specificerad linjär densitet.

”På Szczytno-anläggningen utförs spinning med våtspinnningsmetoden. En roterande spole placeras på spinnramen, där ”spinnförberedelsen” börjar. Detta innebär att du passerar vandringen genom ett vattenbad som hålls vid 18—22° C och sedan genom en serie guider som gör att den kan varva ner gradvis och på ett kontrollerat sätt,”
förklarar Aleksandra Kaszubowska, processingenjör på Safilin.

PM88-maskinen bestod av tre huvudkomponenter: ett elskåp, ett mekaniskt skåp och en arbetsmodul. Det mekaniska skåpet var utformat för att överföra drivkraft genom ett system av växlar, kedjor och bälten. Faktum är att hela mekanismen, bestående av cirka 50 komponenter, främst spårväxlar, drevs av en enda elektrisk motor.

”Denna lösning gjorde det svårt att ändra maskinparametrar, eftersom det krävde manuell ingripande, inklusive byte av växlar för att ändra överföringsförhållandena. Dessutom måste mekaniska justeringskomponenter användas, såsom en spärrmekanism för styrning av cyklisk rörelse. Detta krävde exakta inställningsjusteringar och förlängde den tid som krävdes för att anpassa maskinen till ett nytt produktsortiment,”
påminner Aneta Siemak, handledare för spinnavdelningen.

Arbetet med eftermonteringsprojektet inleddes i maj 2023 och fortsatte fram till juli 2024. Hela det mekaniska skåpet designades om och anpassades för installation av servomotorer. Under moderniseringen ersattes flera komponenter, inklusive växellådan, som ersattes med servodrivna system. Lageraggregat och drivaxlar modifierades också för att fungera under de nya förhållandena. Dessa ändringar möjliggjorde exakt justering av maskinens driftsparametrar, vilket avsevärt förbättrade den totala prestandan.

”Tack vare servomotorer finns det inte längre något behov av manuell ingripande i drivsystemet, vilket eliminerar behovet av att byta växlar. Maskinparametrarna justeras nu via PLC-styrenheten. Dessutom har vi full insyn i varje parameter inom varje arbetsdel av maskinen, vilket möjliggör snabb och enkel omkonfigurering av inställningar och optimering av produktionsprocessen,” säger Maciej Rusinek, Chief Energy Engineer på Safilin.

”Vi optimerade hållbarheten hos viktiga kraftöverföringskomponenter, såsom lager, axlar och andra aggregat, vilket avsevärt har förbättrat tillförlitligheten för hela systemet,” tillägger Kamil Baran, maskiningenjör på Safilin.

Minskningen av antalet mekaniska komponenter har också underlättat underhållet genom att ge bättre åtkomst till kritiska delar, vilket avsevärt minskar stilleståndstiden. Sammantaget har dessa förbättringar bidragit till högre maskineffektivitet och större driftsäkerhet.

Elektriskt styrskåp före modernisering.

Tack vare eftermonteringen har säkerheten vid maskindrift också förbättrats avsevärt. PZ-KA är nu utrustad med ett nytt säkerhetssystem utformat i enlighet med de krav som identifierats genom riskbedömningsprocessen. Maskinen har bland annat försetts med standard nödstoppsknappar av svamptyp.

”Säkerhetssystemet övervakas av ett programmerbart säkerhetsrelä från SIRIUS 3SK2-familjen. Förutom den grundläggande nödstoppsfunktionen har en upplåsningsförfrågningsfunktion också implementerats, vilket gör att maskinen kan stoppas säkert,” säger Ewelina Radomska, hälso-, säkerhets- och miljöspecialist.

Automatisering styrs av Siemens CPU integrerad i SIMATIC S7-1500 controller, som samordnar driften av servodrivarna och andra maskinkomponenter. Bland dess funktioner är synkronisering av drivhastigheter och processer samt styrning av magnetventiler och ventilationssystem. Operatörspanelen TP1200 Comfort HMI, i sin tur, hanterar maskinens grundläggande funktioner. Det möjliggör diagnostik av systemkomponenter, inklusive frekvensomriktare, och ger kontroll och övervakning av processparametrar. Panelen visualiserar också viktiga driftsdata, såsom fyllningsnivån på spolen som garnet lindas på.

Maskinmoderniseringsprojektet omfattade ett brett spektrum av aktiviteter relaterade till teknisk integration och implementering av nya IT-lösningar. Det primära målet med denna del av projektet var att skapa ett system som digitalt kan samla in produktionsdata, bearbeta den och analysera den för att optimera tillverkningsprocesser.

”De insamlade uppgifterna gör det möjligt att återskapa en fullständig bild av maskinens drift, så att vi kan identifiera potentiella problem, planera korrigerande åtgärder och förbättra driftseffektiviteten. Mer än 120 maskinparametrar registreras, varav de viktigaste inkluderar spindelhastighet, ringskenans svängning, matningshastighet och leveranshastighet,säger Jan Słowiński.

”Som en del av projektet konfigurerades applikationsservrar för att samla in live-produktionsdata. Dataöverföringen effektiviseras av Node-RED-processorkestreringsmiljön, vilket möjliggör automatisering av dataflöden mellan olika system. Kombinerat med cron-schemaläggningsverktyget ger det oss fullständig flexibilitet när det gäller att definiera när och hur information överförs. All maskindata som samlas in lagras i en SQL-databas,” förklarar Maciej Chudziński, Software Engineer på Safilin.

Det sista steget i IT-implementeringen var utvecklingen av ett datavisualiseringssystem i Power BI. Denna plattform möjliggör skapandet av interaktiva rapporter och analytiska instrumentpaneler som ger användarna tydliga och dynamiska insikter om produktionsprestanda. Dessa visualiseringar stöder identifiering av problem och underlättar datadrivet beslutsfattande.

Resultaten som uppnåtts genom moderniseringen av PM88 har varit så framgångsrika att anläggningen planerar att eftermontera ytterligare maskiner. Enligt projektantagandena förväntas avkastningen på investeringen uppnås på drygt ett år. Andra fördelar inkluderar ökad driftsäkerhet och en betydande förbättring av arbetsförhållandena tack vare en minskning av ljudnivån från 94 dB till 89,5 dB. Kvaliteten på den färdiga produkten har också förbättrats, särskilt när det gäller styrka och garnjämnhet. Tack vare de implementerade IT-lösningarna övervakas nu garnkvalitetsindikatorerna kontinuerligt i Power BI.

De ekonomiska fördelarna härrör främst från lägre produktionskostnader för garn, vilket uppnås genom en ökning av maskinproduktiviteten med cirka 19%. I absoluta tal ökade den genomsnittliga produktionen från 176 kg per dag till 209,5 kg per dag.