Trang bị thêm mang lại cho máy kéo sợi có tuổi thọ mới

Safilin, một công ty kết hợp vốn Pháp với chuyên môn của Ba Lan, sản xuất các sản phẩm làm từ lanh và gai dầu, bao gồm sợi được sử dụng trong may mặc, đồ nội thất, dệt kỹ thuật, thực phẩm, ô tô và nhiều ngành công nghiệp khác. Công ty cũng sản xuất vải vỉ cho vật liệu composite, cũng như dây bện và sợi xoắn cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tại Ba Lan, Safilin điều hành các cơ sở sản xuất tại Miłakowo và Szczytno. Địa điểm thứ hai có cả một nhà máy kéo sợi ướt và một nhà máy chải. Nhà máy sản xuất khoảng 2.000 tấn thành phẩm hàng năm. Đối với kéo sợi ướt, nó sử dụng máy PM88, thường được gọi là PM. Những chiếc máy này đã hoạt động từ năm 1982, có nghĩa là chúng đã hoạt động được hơn 40 năm. Là một phần của chiến lược công nghiệp của mình, công ty đã quyết định khám phá các lựa chọn thay thế cho thiết bị hiện có của mình và tận dụng chuyên môn sâu về quy trình để xây dựng lợi thế cạnh tranh trong sản xuất sợi lanh. Tìm cách tận dụng tối đa tài sản hiện có của mình, nhóm quản lý đã đưa ra một chương trình trang bị thêm nhằm mang lại cho máy PM một cuộc sống thứ hai trong khi đổi tên nó thành PZ-KA. Quyết định hiện đại hóa các máy cũ đã cho phép tự động hóa các quy trình và trực quan hóa các thông số sản xuất theo thời gian thực, dẫn đến cải thiện hiệu quả hoạt động và tiết kiệm chi phí đáng kể. Một yếu tố thành công chính là việc tạo ra một nhóm dự án toàn diện, tập hợp các chuyên gia Safilin từ các ngành khác nhau, những người đã tích cực đóng góp cho sáng kiến này.

Quá trình kéo sợi lanh bao gồm việc soạn thảo và xoắn đồng thời một vòng quay được xử lý hóa học, nghĩa là một mảnh lanh được xử lý trước và hơi xoắn có mật độ tuyến tính xác định.

”Tại cơ sở Szczytno, việc kéo sợi được thực hiện bằng phương pháp kéo sợi ướt. Một cuộn dây lưu động được đặt trên khung quay, nơi bắt đầu quá trình 'chuẩn bị quay tắn'. Điều này liên quan đến việc đi lang thang qua một bồn nước được duy trì ở 18—22° C và sau đó qua một loạt các hướng dẫn cho phép nó thư giãn dần dần và một cách có kiểm soát,”
Aleksandra Kaszubowska, Kỹ sư quy trình tại Safilin giải thích.

Máy PM88 bao gồm ba thành phần chính: tủ điện, tủ cơ khí và mô-đun làm việc. Tủ cơ khí được thiết kế để truyền công suất truyền động thông qua một hệ thống bánh răng, xích và dây đai. Trên thực tế, toàn bộ cơ chế, bao gồm khoảng 50 thành phần, chủ yếu là bánh răng trục, được điều khiển bởi một động cơ điện duy nhất.

”Giải pháp này gây khó khăn cho việc thay đổi các thông số máy, vì nó đòi hỏi sự can thiệp bằng tay, bao gồm thay thế bánh răng để thay đổi tỷ lệ truyền. Ngoài ra, các thành phần điều chỉnh cơ học phải được sử dụng, chẳng hạn như cơ chế bánh cóc để điều khiển chuyển động theo chu kỳ. Điều này đòi hỏi phải điều chỉnh cài đặt chính xác và kéo dài thời gian cần thiết để điều chỉnh máy với một loạt sản phẩm mới,”
Aneta Siemak, Giám sát viên của Bộ phận kéo sợi nhớ lại.

Công việc cho dự án trang bị thêm bắt đầu vào tháng 5 năm 2023 và tiếp tục cho đến tháng 7 năm 2024. Toàn bộ tủ cơ khí đã được thiết kế lại và điều chỉnh để lắp đặt động cơ servo. Trong quá trình hiện đại hóa, một số thành phần đã được thay thế, bao gồm cả hệ thống bánh răng, được thay thế bằng các hệ thống điều khiển servo. Các cụm ổ trục và trục truyền động cũng được sửa đổi để hoạt động trong các điều kiện mới. Những thay đổi này cho phép điều chỉnh chính xác các thông số vận hành máy, cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể.

”Nhờ động cơ servo, không còn cần can thiệp thủ công vào hệ thống truyền động, loại bỏ yêu cầu thay thế bánh răng. Các thông số máy hiện được điều chỉnh thông qua bộ điều khiển PLC. Ngoài ra, chúng tôi có khả năng hiển thị đầy đủ mọi thông số trong từng phần làm việc của máy, cho phép cấu hình lại nhanh chóng và dễ dàng các cài đặt và tối ưu hóa quy trình sản xuất,Maciej Rusinek, Kỹ sư trưởng năng lượng tại Safilin cho biết.

”Chúng tôi đã tối ưu hóa độ bền của các thành phần truyền tải điện chính, chẳng hạn như vòng bi, trục và các cụm lắp ráp khác, điều này đã cải thiện đáng kể độ tin cậy của toàn bộ hệ thống,Kamil Baran, Kỹ sư Cơ khí tại Safilin cho biết thêm.

Việc giảm số lượng linh kiện cơ khí cũng giúp bảo trì dễ dàng hơn bằng cách cung cấp khả năng truy cập tốt hơn vào các bộ phận quan trọng, giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động. Nhìn chung, những cải tiến này đã góp phần làm tăng hiệu quả máy móc và độ tin cậy hoạt động cao hơn.

Tủ điều khiển điện trước khi hiện đại hóa.

Nhờ trang bị thêm, sự an toàn của hoạt động của máy cũng đã được cải thiện đáng kể. PZ-KA hiện được trang bị một hệ thống an toàn mới được thiết kế phù hợp với các yêu cầu được xác định thông qua quá trình đánh giá rủi ro. Trong số các tính năng khác, máy đã được trang bị các nút dừng khẩn cấp kiểu nấm tiêu chuẩn.

”Hệ thống an toàn được giám sát bởi một rơle an toàn có thể lập trình từ gia đình SIRIUS 3SK2. Ngoài chức năng dừng khẩn cấp cơ bản, chức năng yêu cầu mở khóa cũng đã được triển khai, cho phép máy dừng an toàn,” Ewelina Radomska, Chuyên gia Sức khỏe, An toàn và Môi trường cho biết.

Tự động hóa được điều khiển bởi CPU Siemens tích hợp vào bộ điều khiển SIMATIC S7-1500, điều phối hoạt động của các ổ đĩa servo và các thành phần máy khác. Trong số các chức năng của nó là đồng bộ hóa tốc độ và quy trình truyền động, cũng như điều khiển van điện từ và hệ thống thông gió. Bảng điều khiển TP1200 Comfort HMI, lần lượt, quản lý các chức năng cơ bản của máy. Nó cho phép chẩn đoán các thành phần hệ thống, bao gồm cả các ổ đĩa, và cung cấp khả năng kiểm soát và giám sát các thông số quy trình. Bảng điều khiển cũng hiển thị các dữ liệu hoạt động chính, chẳng hạn như mức độ lấp đầy của cuộn dây mà sợi được quấn lên.

Dự án hiện đại hóa máy móc bao gồm một loạt các hoạt động liên quan đến tích hợp công nghệ và triển khai các giải pháp CNTT mới. Mục tiêu chính của phần này của dự án là tạo ra một hệ thống có khả năng thu thập dữ liệu sản xuất kỹ thuật số, xử lý và phân tích nó để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

”Dữ liệu được thu thập giúp tạo lại một bức tranh hoàn chỉnh về hoạt động của máy, cho phép chúng tôi xác định các vấn đề tiềm ẩn, lập kế hoạch hành động khắc phục và nâng cao hiệu quả hoạt động. Hơn 120 thông số máy được ghi lại, trong đó quan trọng nhất bao gồm tốc độ trục chính, dao động đường ray vòng, tốc độ cấp dữ liệu và tốc độ phân phối,Jan Słowiński nói.

”Là một phần của dự án, các máy chủ ứng dụng được cấu hình để thu thập dữ liệu sản xuất trực tiếp. Việc truyền dữ liệu được sắp xếp hợp lý bởi môi trường phối hợp quy trình Node-RED, cho phép tự động hóa các luồng dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau. Kết hợp với tiện ích lập lịch cron, nó mang lại cho chúng ta sự linh hoạt hoàn toàn trong việc xác định thời điểm và cách thức thông tin được truyền đi. Tất cả dữ liệu máy thu thập được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu SQL,Maciej Chudziński, Kỹ sư Phần mềm tại Safilin giải thích.

Giai đoạn cuối cùng của việc triển khai CNTT là phát triển một hệ thống trực quan hóa dữ liệu trong Power BI. Nền tảng này cho phép tạo các báo cáo tương tác và bảng điều khiển phân tích cung cấp cho người dùng những hiểu biết rõ ràng và năng động về hiệu suất sản xuất. Những hình ảnh trực quan này hỗ trợ việc xác định các vấn đề và tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định dựa trên dữ liệu.

Kết quả đạt được thông qua việc hiện đại hóa PM88 đã thành công đến mức nhà máy đang có kế hoạch trang bị thêm máy móc. Theo giả định của dự án, lợi tức đầu tư dự kiến sẽ đạt được chỉ trong hơn một năm. Các lợi ích khác bao gồm tăng độ an toàn vận hành và cải thiện đáng kể điều kiện làm việc, nhờ giảm độ ồn từ 94 dB xuống 89, 5 dB. Chất lượng của thành phẩm cũng được cải thiện, đặc biệt là về độ bền và độ đồng đều của sợi. Nhờ các giải pháp CNTT được triển khai, các chỉ số chất lượng sợi hiện được theo dõi liên tục trong Power BI.

Lợi ích tài chính chủ yếu xuất phát từ chi phí sản xuất sợi thấp hơn, đạt được thông qua tăng năng suất máy xấp xỉ 19%. Về mặt tuyệt đối, sản lượng trung bình tăng từ 176 kg mỗi ngày lên 209,5 kg mỗi ngày.