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时间:2018-11-04
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1、海底光缆的光纤/钢套管绝缘挤出质量的讨论~教育资源库 摘要:本文以阿尔卡特海底光缆的典型结构为例,分析讨论了在绝缘挤塑工艺中影响光纤/钢套管伸长率的主要因素,以及验证这些因素对光纤/钢套管伸长率影响程度的方法和步骤,并要求在得到合格的验证结构后才能正式生产。 关键词:海底光缆;光纤/钢套管;绝缘层挤出;质量控制;光纤/钢套管伸长率;光纤衰减变化值 1 引言 阿尔卡特海底光缆因其技术先进、结构合理而在国际市场上享有很高的声誉,国际市场占有率名列第一。阿尔卡特海底光缆种类齐全,其中,无中继大长度(几十公里以上)
2、海底光缆就有六大类型之多。因其光纤单元为中心钢管式而显示出成品海底光缆的结构非常紧凑、外径小且光纤容量大,这既降低了材料成本,又极大地方便了海上作业(诸如敷设、打捞、接头,等等)。这一结构上的先进性,更要求制造商在其制造过程中,具有完善的工艺和严格的管理,其中若出现任何故障,将直接导致大长度海底光缆制造的失败。 本文针对典型的双层铠装DA2型海底光缆,论述如何在绝缘护套挤出工艺中对该光缆提供可靠性保证。 2 双层铠装DA2型海底光缆结构 双层铠装DA2型海底光缆结构和主要技术参数。该型号海底光缆采用高强度钢丝
3、进行铠装,主要应用于那些环境条件比较恶劣的区域,诸如靠近海岸的区域,浅水路由以及粗糙度较大的海床等,且水深在500m左右。 这种紧凑结构具有高容量光纤和优异的抗拉强度和耐磨强度,并且因其体积小(目标小)而强度高的特征,故可非常有效地防御船锚的冲击和钩住受损。 这种紧凑型海底光缆对制造技术提出了很高的要求,特别是绝缘护套工艺。光缆截面图显示,绝缘护套工序的对象是光纤/钢套管。大家知道,除了光纤本征性能,在实际应用过程中,由于海底的环境因素(水流速度、海床平整程度及其岩石分布情况等)错综复杂,具有不确定性。所以,海
4、底光缆在运行过程中受到考验的关键技术性能之一是光纤余长,而这一技术性能又是考证该海底光缆是否先进的重要依据。因此,在整个绝缘护套的制造过程中,已设定的组合参数必须确保钢管内的光纤余长不发生变化。要达到这一目标,就必须在每一次正式生产之前,对制造光纤钢管的绝缘护套的工艺过程进行验证。只有在验证结果合格的情况下,才能正式投入生产。 3 绝缘挤出工艺中影响光纤/钢套管伸长率的相关因素 要制造出一根合格的海底光缆绝缘缆芯,所涉及到的因素很多,包括放线张力、挤塑温度、冷却温度、线速度、线张力以及收线速度和张力等。如果其中
5、任何一个因素设置不当,就达不到预期目标。通常,对一般光缆来讲,挤塑工序完成后,只要结构参数符合要求,光纤衰减值是主要的考核指标。但海底光缆不同,由于其使用条件要比一般的光缆苛刻的多,其在静止状态下或工厂内的光纤衰减值合格,并不能充分说明其完全胜任应用场合的环境条件。因此,必须针对这一个关键的、会影响到海底光缆基本性能的结构要素进行验证并合格(例行检验照常),才能保证交付使用的海底光缆是合格的。这一要素就是光纤/钢套管的伸长率。 光纤/钢套管在绝缘挤塑后出现不正常伸长,将会使原来光纤在钢管中的余长值发生变化,进而影
6、响到成品海底光缆的技术性能。所谓光纤/钢套管伸长率就是以绝缘挤塑后的光纤/钢套管长度与绝缘前比较,如果其变化微小(在一定的百分比内),不会影响光纤的余长值。基于这种观点,寻找各种可能会对光纤/钢套管伸长率产生影响的因素进行试验并采集、汇总试验数据,进而确定一组有效的工艺参数。经过多次试验和测试,发现下列几个因素对光纤/钢套管伸长率起着主要作用。 (1)光纤/钢套管放线。其放线张力的合理选定非常重要,张力过大会使光纤钢管受力后伸长变形;过小会使光纤钢管走线不直,容易在模口出故障或发生绝缘层不均匀。因此,选定的张力参
7、数并使舞蹈轮在整个制造过程中保持其相对稳定。 (2)粘结胶的挤出温度和速度。这除了影响到粘结胶涂层的厚度的均匀度外,还会直接影响到绝缘护套的技术质量,因此,在温度设定的情况下,其挤出量既不能太多(这会使得模口在生产过程中发生意外),也不能太少(使得绝缘层没有足够的粘结力)。 (3)绝缘护套的挤出温度和速度。在这道工序,要考核的主要指标就是该绝缘护套技术质量(包括对光纤/钢套管的影响程度)。因此,既要保证绝缘护套本身的结构参数符合要求(诸如厚均匀性如何,有否气泡、杂质,是否开裂,等等),又要确保光纤/钢套管不受力
8、伸长。 (4)冷却系统。是由若干段冷却区域组成,分别设定不同的温度。由于挤塑温度接近30℃,如果冷却区域温度设置不恰当,使得绝缘护套收缩过度,一则会影响绝缘在海底光缆缆芯中的质量,再则会影响光纤/钢套管的伸长率并对检测光纤/钢套管的伸长率结构带来不确定性。 (5)收线系统。其速度和张力设定须顾及上述几个主要因素,保持相对平衡,否则会影响光纤/钢套管的伸长
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