A máy sơn thứ cấp hoạt động bằng cách liên tục cung cấp sợi quang được phủ sơ cấp thông qua khuôn ép đùn chính xác, trong đó vật liệu nhựa nhiệt dẻo nóng chảy được tạo thành ống đệm bảo vệ xung quanh sợi. Quy trình này tích hợp kiểm soát độ căng của sợi, ép đùn hai lớp, phun gel thixotropic, làm mát bằng bể nước và giám sát kích thước theo thời gian thực vào một dây chuyền sản xuất đồng bộ duy nhất. Đầu ra hoàn thiện là một bộ đệm ống lỏng có kích thước ổn định — thành phần cấu trúc cốt lõi của hầu hết các loại cáp quang được sử dụng trong các mạng viễn thông trên toàn thế giới.
Trong điều kiện thực tế, máy lấy các sợi trần từ các cuộn hoàn trả ở một đầu và cung cấp các ống đệm được cuộn, chứa đầy gel, có kích thước chính xác ở đầu kia - tất cả đều ở tốc độ dây chuyền có thể đạt tới 300 mét mỗi phút trên các hệ thống sản xuất hiệu suất cao. Mọi thông số từ nhiệt độ nóng chảy đến độ căng của sợi đều được theo dõi và điều chỉnh theo kiểu vòng kín để đảm bảo mỗi mét ống đều đáp ứng các thông số kỹ thuật chặt chẽ như nhau.
Trước khi kiểm tra chi tiết các hệ thống con riêng lẻ, cần hiểu máy là một quá trình tuyến tính, liên tục. Vật liệu và sợi đi vào ở đầu thượng nguồn và được biến đổi dần dần khi chúng di chuyển xuống hạ nguồn. Trình tự các hoạt động tuân theo luồng logic này:
Mỗi giai đoạn này đều phụ thuộc lẫn nhau. Ví dụ, sự thay đổi tốc độ đường dây ở capstan sẽ ảnh hưởng đồng thời đến độ dày thành ống, EFL sợi, tỷ lệ lấp đầy gel và hiệu suất làm mát - đó là lý do tại sao các máy hiện đại dựa vào hệ thống điều khiển vòng kín dựa trên PLC thay vì cài đặt được điều chỉnh thủ công.
Độ chính xác làm việc của máy phủ thứ cấp bắt đầu từ cấu trúc vật lý của nó. Khung máy được thi công bằng phương pháp hàn thép tấm A3 cường độ cao kết hợp với gia công thép loại kết cấu. Thép A3 (tương đương với loại Q235) có độ bền kéo khoảng 370–500 MPa, khả năng hàn tuyệt vời và ứng suất dư thấp sau khi gia công - tất cả các đặc tính cần thiết cho khung phải duy trì ổn định về kích thước dưới tải nhiệt và cơ học liên tục.
Khung phải hỗ trợ và căn chỉnh tất cả các hệ thống con chính — máy đùn, máng làm mát, nắp và tiếp nhận — trong phạm vi phân số của milimet. Bất kỳ sự uốn cong hoặc rung động nào trong khung sẽ chuyển trực tiếp thành sự thay đổi đường kính ống hoặc độ lệch vị trí sợi bên trong ống. Vì lý do này, kết cấu thép hàn thường được giảm ứng suất sau khi chế tạo và được gia công chính xác ở tất cả các bề mặt lắp đặt quan trọng trước khi lắp ráp.
Dây chuyền phủ thứ cấp cấp sản xuất thường kéo dài Tổng chiều dài 15 đến 30 mét và khung phải duy trì sự liên kết trong toàn bộ nhịp này ngay cả khi thùng máy đùn nóng lên đến 250–280°C và các máng làm mát hoạt động ở 15–40°C ở các vùng lân cận. Các khe co giãn nhiệt và thanh giằng chéo cứng được thiết kế trong thiết kế khung để đáp ứng các yêu cầu này mà không ảnh hưởng đến độ chính xác về vị trí.
Quá trình bắt đầu tại trạm hoàn trả sợi, nơi các cuộn sợi quang có lớp phủ sơ cấp được gắn trên các giá đỡ hoàn trả có động cơ. Mỗi ống chỉ có thể mang 20 đến 25 km sợi quang và nhiều cuộn được nạp đồng thời để sản xuất ống nhiều sợi - thường là 2, 4, 6, 8, 12 hoặc 24 sợi trên mỗi ống.
Độ căng của sợi là một trong những thông số quan trọng nhất trong lớp phủ thứ cấp. Nếu lực căng quá cao, các sợi có thể bị ứng suất trước bên trong ống thành phẩm, gây ra sự suy giảm quang học tăng cao. Nếu độ căng quá thấp, các sợi có thể bị rối hoặc tạo thành các vòng không đều, dẫn đến các khuyết tật hình học của ống. Độ căng khi vận hành thường được đặt trong khoảng từ 30 đến 80 gram mỗi sợi , được duy trì bởi hệ thống phản hồi cánh tay vũ công hoặc phần hoàn trả được điều khiển bằng servo với phép đo độ căng theo thời gian thực.
Các sợi được định tuyến thông qua một loạt các thanh dẫn hướng bằng gốm hoặc thép không gỉ, dần dần hội tụ chúng thành khoảng cách và sự sắp xếp chính xác cần thiết tại lối vào khuôn ép đùn. Các thanh dẫn hướng này được đánh bóng đến độ nhám bề mặt dưới micron để tránh làm trầy xước lớp phủ sơ cấp mỏng manh trên sợi.
Hệ thống ép đùn là trái tim của máy phủ thứ cấp. Hầu hết các dây chuyền sản xuất đều sử dụng cấu hình máy đùn kép để áp dụng vật liệu ống đệm thành hai lớp riêng biệt. Trong cách bố trí tiêu chuẩn, máy đùn lớp phủ mặt được đặt ở phía trước máy và máy đùn lớp phủ phía dưới được đặt ở phía sau. Sự sắp xếp này cho phép mỗi lớp được kiểm soát độc lập về loại vật liệu, nhiệt độ nóng chảy và tốc độ thông lượng.
Máy đùn lớp phủ mặt cung cấp vật liệu tạo thành bề mặt bên trong của ống đệm - bề mặt tiếp xúc trực tiếp với sợi quang và gel làm đầy. Lớp này phải tương thích về mặt hóa học với hợp chất gel và phải có độ co rất thấp khi làm mát để tránh gây ra ứng suất cơ học lên sợi. PBT (polybutylene terephthalate) là lựa chọn vật liệu chủ yếu, mang lại độ co khuôn tuyến tính dưới 0,5% và phạm vi nhiệt độ sử dụng từ -40°C đến 85°C.
Máy đùn lớp phủ mặt thường sử dụng một Vít đơn đường kính 30 mm hoặc 45 mm với tỷ lệ nén từ 2,5:1 đến 3,5:1, hoạt động ở nhiệt độ thùng từ 200°C đến 270°C. Nhiệt độ vùng đo được kiểm soát chặt chẽ nhất, vì độ nhớt nóng chảy trong khuôn phải duy trì trong một cửa sổ hẹp để đạt được độ dày thành ổn định.
Máy đùn lớp phủ phía dưới áp dụng lớp thành ngoài của ống đệm, xác định đường kính ngoài và tính chất cơ học của ống. Lớp này cung cấp độ bền kết cấu cần thiết cho việc bện cáp - ống phải chịu được áp lực từ thiết bị bện mà không bị biến dạng và phải duy trì mặt cắt tròn sau khi bện quanh bộ phận chịu lực trung tâm.
Độ dày lớp sơn phía dưới thường nằm trong khoảng 0,3 mm và 0,9 mm , tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế cáp. Trong một số cấu hình, vật liệu lớp phủ dưới cùng có thể là hợp chất PBT đã được sửa đổi có bổ sung chất ổn định tia cực tím, chất tạo màu hoặc chất điều chỉnh tác động - cho phép nhận dạng ống được mã hóa màu trong cấu trúc cáp nhiều ống mà không yêu cầu cấp màu riêng.
Hai dòng nóng chảy từ máy ép đùn lớp mặt và lớp dưới cùng hội tụ tại một đầu khuôn đồng đùn, nơi chúng được hình thành đồng tâm xung quanh bó sợi. Đầu khuôn bao gồm một đầu dẫn hướng sợi, thân khuôn có hai đầu vào nóng chảy và một lỗ khuôn định hình đường kính ngoài của ống thành phẩm. Đường kính lỗ khuôn và chiều dài đất xác định đường kính ngoài của ống và độ giảm áp suất điều khiển dòng chảy ổn định.
Độ đồng tâm của khuôn - sự thẳng hàng của tâm đầu khuôn với tâm lỗ khuôn - phải được duy trì trong phạm vi ± 0,02 mm để tránh độ lệch tâm của tường. Hầu hết các đầu khuôn hiện đại đều có vít điều chỉnh tinh hoặc cơ cấu định tâm nhiệt cho phép người vận hành điều chỉnh độ đồng tâm trong quá trình sản xuất mà không cần dừng dây chuyền.
Một chức năng quan trọng của quá trình phủ thứ cấp là lấp đầy bên trong ống đệm bằng hợp chất chặn nước thixotropic - thường được gọi là gel làm đầy hoặc hợp chất làm ngập. Loại gel này ngăn không cho nước xâm nhập vào điểm đứt cáp di chuyển dọc theo ống và đến các vị trí mối nối hoặc đầu nối nhạy cảm.
Hệ thống làm đầy gel bao gồm bể chứa nước nóng, bơm định lượng chính xác (thường là bơm bánh răng hoặc bơm khoang tiến bộ) và kim phun mỏng bằng thép không gỉ đi qua đầu khuôn và lắng gel trực tiếp vào bên trong ống tạo hình. Tốc độ phun gel phải được đồng bộ chính xác với tốc độ dòng - thường được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích trên mét - để đảm bảo lấp đầy hoàn toàn mà không có lượng gel dư thừa có thể tạo ra áp suất ngược và làm biến dạng sự sắp xếp của sợi.
Gel làm đầy được duy trì ở nhiệt độ cao (thường là 60–80°C) trong bể chứa để giảm độ nhớt khi bơm, nhưng nó chuyển sang trạng thái thixotropic bán rắn sau khi làm nguội trong ống thành phẩm. Sự kết hợp giữa khả năng chảy trong quá trình nạp và tính ổn định trong sử dụng là điều khiến gel thixotropic trở thành lựa chọn tiêu chuẩn cho các thiết kế cáp ống lỏng hoạt động trong phạm vi môi trường đầy đủ -40°C đến 70°C theo yêu cầu của hầu hết các tiêu chuẩn viễn thông.
Ngay sau khi khuôn ép đùn, ống mới được tạo thành sẽ đi vào hệ thống làm mát. Việc làm mát phải được kiểm soát cẩn thận - quá trình làm nguội quá nhanh sẽ gây ra ứng suất bề mặt và có khả năng gây nứt; quá trình làm nguội quá chậm sẽ làm cho ống bị võng hoặc biến dạng trước khi đông đặc hoàn toàn, đặc biệt ở tốc độ đường truyền cao.
Hệ thống làm mát trên dây chuyền sơn thứ cấp điển hình bao gồm nhiều máng nước được sắp xếp nối tiếp. Máng thứ nhất (gần khuôn nhất) sử dụng nước ấm ở nhiệt độ 40–60°C để bắt đầu làm mát dần dần mà không bị sốc nhiệt. Các máng tiếp theo giảm dần nhiệt độ nước - các máng cuối cùng thường hoạt động ở nhiệt độ 15–25°C - đưa ống về trạng thái ổn định, đông đặc hoàn toàn trước khi chạm tới nắp.
Tổng chiều dài máng làm mát dao động từ 6 đến 15 mét tùy thuộc vào tốc độ đường truyền và độ dày thành ống. Đối với dây chuyền 300 m/phút sản xuất ống OD 2,0 mm, ống chỉ dành khoảng 1,5 đến 3 giây trong hệ thống làm mát - nghĩa là gradient nhiệt độ nước qua các máng phải được đặt chính xác để đạt được độ đông đặc thích hợp trong khoảng thời gian ngắn này.
Mỗi vùng máng được kiểm soát nhiệt độ độc lập thông qua hệ thống nước tuần hoàn có bộ trao đổi nhiệt. Người vận hành có thể xem và điều chỉnh từng điểm đặt vùng từ HMI trung tâm và một số hệ thống tiên tiến bao gồm bù vùng tự động giúp điều chỉnh tốc độ dòng nước làm mát để đáp ứng với những thay đổi về tốc độ đường truyền.
Sau các máng làm mát, ống đi qua một hoặc nhiều thước đo micromet laser không tiếp xúc để đo đường kính ngoài của nó một cách liên tục và theo thời gian thực. Những máy đo này sử dụng công nghệ quét tam giác hoặc quét bóng bằng laser và có thể giải quyết những khác biệt về đường kính nhỏ đến mức ±0,001 mm ở tốc độ tối đa.
Dữ liệu đo OD được đưa trở lại hệ thống điều khiển PLC, hệ thống này sẽ tự động điều chỉnh một hoặc nhiều biến quy trình để điều chỉnh bất kỳ sai lệch nào so với đường kính mục tiêu:
Vòng phản hồi vòng kín này thường hoạt động với thời gian phản hồi dưới một giây, cho phép hệ thống bù đắp cho sự thay đổi độ nhớt của nguyên liệu thô, thay đổi nhiệt độ môi trường hoặc dao động cơ học nhỏ mà không cần sự can thiệp của người vận hành. Các hệ thống hiện đại duy trì đường kính ngoài của ống trong khoảng ±0,03 mm so với mục tiêu trong toàn bộ quá trình sản xuất từ 25 km trở lên.
Ngoài phép đo OD, một số dây chuyền tiên tiến còn kết hợp phép đo độ lệch tâm (độ đồng đều của thành) bằng cách sử dụng máy đo quay hoặc hệ thống tia X và phát hiện vị trí sợi bằng cảm biến quang nội tuyến để xác minh các sợi được đặt ở giữa ống thay vì dịch chuyển sang một bên.
Capstan là yếu tố điều chỉnh tốc độ của toàn bộ tuyến. Nó bao gồm một hoặc nhiều bánh xe hoặc dây đai có động cơ giữ ống được làm mát và kéo nó qua máy với tốc độ ổn định, được kiểm soát chính xác. Bởi vì tốc độ giới hạn xác định tốc độ vật liệu được rút ra từ khuôn ép đùn nên nó trực tiếp kiểm soát cả đường kính ngoài của ống (thông qua tỷ lệ kéo xuống) và chiều dài sợi vượt quá bên trong ống.
Chiều dài sợi vượt quá (EFL) được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm mà chiều dài sợi bên trong một chiều dài ống nhất định vượt quá chiều dài ống đó. Ví dụ: EFL là 0,3% có nghĩa là cứ 1.000 mét ống thì sợi bên trong dài 1.003 mét. Lượng sợi dư thừa nhỏ này rất cần thiết: nó cho phép cáp duy trì tải trọng kéo mà bản thân sợi không bị căng, điều này sẽ làm tăng sự suy giảm quang học.
EFL được đặt theo tỷ lệ giữa tốc độ xuất quang và tốc độ giới hạn:
Giá trị EFL cho cáp ống lỏng tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng 0,2% và 0,5% , với dung sai chặt chẽ hơn cần thiết cho các loại cáp dành cho các ứng dụng chôn trực tiếp hoặc dưới biển, nơi chu trình nhiệt và tải cơ học khắc nghiệt hơn.
Tất cả các hệ thống con được mô tả ở trên — độ căng hoàn trả, nhiệt độ và tốc độ máy đùn, tốc độ bơm gel, nhiệt độ nước làm mát, phản hồi của máy đo OD và tốc độ giới hạn — được điều phối bởi hệ thống điều khiển logic lập trình trung tâm (PLC). Người vận hành tương tác với hệ thống này thông qua màn hình cảm ứng HMI (Giao diện người-máy) hiển thị dữ liệu quy trình theo thời gian thực, điều kiện cảnh báo và biểu đồ xu hướng.
Các chức năng điều khiển PLC chính bao gồm:
Các hệ thống tiên tiến cũng có thể tích hợp với MES (Hệ thống thực thi sản xuất) cấp nhà máy để báo cáo khối lượng sản xuất, mức tiêu thụ nguyên liệu và dữ liệu chất lượng theo thời gian thực tới phần mềm quản lý nhà máy.
Hiểu cách các thông số quy trình chính tương tác là điều cần thiết đối với người vận hành cần khắc phục các vấn đề về chất lượng hoặc tối ưu hóa hiệu quả sản xuất. Bảng dưới đây tóm tắt các mối quan hệ giữa tham số và đầu ra quan trọng nhất:
| Thông số quy trình | Nếu Quá Cao | Nếu quá thấp | Phạm vi mục tiêu (Điển hình) |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ thùng máy đùn | Suy thoái polyme, đổi màu | Áp suất nóng chảy cao, độ nhám bề mặt | 200–280°C (PBT) |
| Tốc độ dòng Capstan | Thành mỏng, OD giảm, EFL thấp | Tường dày, OD cao, EFL dư thừa | 40–300 m/phút |
| Căng thẳng hoàn trả sợi | Ứng suất trước sợi, tăng suy giảm | Sợi bị rối, biến dạng ống | 30–80 g mỗi sợi |
| Tốc độ phun gel | Áp suất ngược, dịch chuyển sợi | Đổ đầy không đầy đủ, nguy cơ xâm nhập độ ẩm | Đồng bộ hóa với tốc độ đường truyền (ml/m) |
| Nhiệt độ nước làm mát | Sự đông đặc không hoàn toàn, độ võng của ống | Sốc nhiệt, nứt bề mặt | 15–60°C (vùng phân loại) |
| Tốc độ quay trục vít | Quá nóng, tan chảy xuống cấp | Thông lượng không đủ, OD giảm | 10–120 vòng/phút |
Những người vận hành hiểu sâu sắc những tương tác này có thể giải quyết hầu hết các sai lệch về chất lượng bằng cách điều chỉnh một tham số thay vì thực hiện nhiều thay đổi cùng lúc — đó là con đường nhanh nhất để khôi phục sản xuất ổn định, đúng thông số kỹ thuật.
Giai đoạn cuối cùng của quá trình phủ thứ cấp là cuộn ống đệm đã hoàn thiện vào các cuộn tiếp nhận để lưu trữ và xử lý tiếp theo. Hệ thống cuốn phải tạo lực căng ổn định, có kiểm soát cho ống trong quá trình quấn ống để tránh biến dạng hoặc ứng suất của sợi do áp suất ống cuộn không đồng đều.
Cơ cấu di chuyển ngang trên cuộn cuốn đặt ống thành các lớp đồng đều, chồng lên nhau trên chiều rộng mặt bích cuộn, ngăn chặn bất kỳ điểm áp lực cục bộ nào có thể làm lõm thành ống và thay đổi hình dạng của các sợi bên trong. Công suất cuộn thường dao động từ 2 km đến 25 km của ống thành phẩm tùy thuộc vào đường kính ống và kích thước cuộn.
Khi cuộn đầy, máy sẽ thực hiện chuyển đổi ống chỉ - bằng tay hoặc tự động. Trong quá trình chuyển đổi ngắn ngủi này, một đoạn ống dài không thể quấn vào cuộn hoàn chỉnh hoặc cuộn mới thường bị cắt và loại bỏ như một đoạn chuyển tiếp sản xuất. Giảm thiểu độ dài chuyển đổi chuyển đổi là một thước đo hiệu quả quan trọng đối với các nhà sản xuất cáp số lượng lớn, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất vật liệu trên mỗi cuộn.
Mỗi cuộn hoàn chỉnh được dán nhãn dữ liệu sản xuất - thông số kỹ thuật của ống, chiều dài cuộn, ngày sản xuất và nhật ký đo OD - và được chuyển đến khu vực mắc kẹt, nơi nhiều ống đệm sẽ được lắp ráp xung quanh một bộ phận cường độ trung tâm để tạo thành cáp quang hoàn chỉnh.
Trình tự làm việc của một máy sơn thứ cấp không giới hạn ở trạng thái sản xuất ổn định - giai đoạn khởi động và tắt máy đều quan trọng như nhau và cần được chú ý một cách có hệ thống để tránh tạo ra phế liệu và hư hỏng thiết bị.
Ngay cả các dây chuyền phủ thứ cấp được bảo trì tốt cũng gặp phải những thách thức vận hành thường xuyên. Hiểu được nguyên nhân gốc rễ đằng sau những vấn đề thường gặp nhất cho phép nhóm sản xuất giải quyết chúng một cách hiệu quả.
Liên hệ với chúng tôi
Sản phẩm được đề xuất
Hãy vào trong
Chạm
Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Yitong (Nantong) là nhà sản xuất chuyên về thiết bị ngâm tẩm.
Liên hệ với chúng tôi
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Phía nam đường Haiyan, phía tây đường Nam Hải, Vịnh Thông Châu Khu trình diễn phát triển chung sông-biển Dương Tử, Giang Tô, Trung Quốc
