光纤生产过程中的精准性和重复性

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光纤生产过程中需要绝对的精准性和重复性,就好比射箭过程,射中靶心代表精度高,如果你每次都射中靶心,就称之为精准性。重复性是指能够证明你每次走到射击点前都能以同样的精准性完成射击任务的能力。下面我们就来了解下光纤是怎样生产的?以及艾里卡特质量流量控制器在光纤生产过程中发挥的关键性作用。

光纤生产是怎样一个过程?

光纤生产的第一步是光纤预制棒的制备。在光纤预制棒制备过程中,纯度极高的玻璃被加工成层状,需要精准地控制每一层玻璃上用于气相沉积的不同种类的气体的流量,而每一层玻璃都对最终光纤的不同属性有着至关重要的作用。利用质量流量控制器控制燃烧气体的流量从而控制火焰在某一指定温度,使分层在最佳过程中进行。玻璃分层有时需要耗费几个小时,取决于光纤预制棒的尺寸大小。

Alicat艾里卡特质量流量控制器助力光纤生产过程中的精准性和重复性光纤预制棒的制备完成后,接下来的一步就是光纤拉丝。由于光纤预制棒的一端已经被加热,通常采用惰性气体来保护加热元件在整个过程中不燃烧。当玻璃熔化后开始滴落,就形成了一条非常细的光纤,随后在充满氮气的冷却管内进行冷却,并沿着光纤拉丝塔下降。

完成光纤的厚度测量、质量检查后,根据最终光纤用途的不同,需在玻璃光纤表面镀上一层极薄的聚合物或丙烯酸树脂涂覆层。该涂覆层用于将光纤与外界环境隔离,从而保护玻璃光纤内部的重要属性。通常采用控制压力的方式来调解液体聚合物的流量大小。光纤涂覆通常在一个类似挤压的过程中进行,这就要求极其精密并且重复性极高地控制液态聚合物的压力,从而使得光纤表面涂覆层始终如一,一个极其微弱的压力波动将导致涂覆层厚度出现几微米的差异,而这微米级的涂覆层差异却会严重影响最终光纤成品的性能属性。随后进行的紫外辐射或热固化过程中,通常采用质量流量控制器控制热固化腔体内的惰性气体的流量,从而确保稳定的光纤热固化过程。

根据不同尺寸大小的光纤预制棒,最终拉丝成形的光纤长度可能从几千英尺到几百英里不等。请注意,我们正在讨论的是如何以每秒钟90英尺产量的速度生产一根粗细跟人类头发差不多、长度几百英里的均匀的光纤。这就是为什么初始阶段的光纤预制棒制备如此重要,只有质量流量控制器精准且重复地控制不同层玻璃的气相沉积的气体流量,才能实现最终光纤生产成品的均匀一致性。

质量流量控制器助力光纤生产关键步骤的精准性和重复性

光纤生产过程中从光纤预制棒的制备到光纤拉丝,其中好几个不同的生产过程都需要用到艾里卡特质量流量计控制器压力控制器。在光纤预制棒制备过程中,艾里卡特质量流量控制器用于控制燃烧器内燃烧气体的流量,而燃烧器是用于加热光纤预制棒,从而控制每一层玻璃的的气相沉积。在光纤拉丝过程中,艾里卡特质量流量控制器用于控制喂入石墨炉内的氩气,从而保持炉内稳定的气氛。(最终冷却成形的的光纤拉丝成品取决于圆锥形容器的形状。)

在艾里卡特质量流量控制器内,信号每隔5毫秒就从传感器输送一次到处理器。按照不同的终端应用需求和不同的工作压力,艾里卡特质量流量控制器的响应速度可能不同,一般不超过50毫秒。(可通过调节质量流量控制器PID将控制响应时间调至50毫秒以下。)50毫秒到底有多快?1毫秒=1/1000秒,人类眨一下眼睛的平均时间是300~400毫秒。也就是说,就在您眨眼的这一片刻功夫,艾里卡特质量流量控制器内部的处理器已经接收到了数百次的气体质量流量的测量信号。响应速度如此之快的质量流量控制器在光纤拉丝过程到底意味着什么呢?这意味着冷却塔内气体喷嘴的质量流量以每秒钟200次的速度被精准稳定地控制着。这也就是为什么光纤生产厂家可以极高的精准性和重复性、每秒钟90英尺的速度生产光纤。

利用质量流量控制器的多变量过程数据分析光纤生产关键性步骤

高能率的特种光纤需要具备十分特殊的光学属性,而这些光学属性取决于原材料的密度与混合程度。因此,光纤生产厂家的工程师们总是希望能采集到光纤生产过程中尽可能详细的数据。艾里卡特质量流量控制器除了输出光纤过程中需要的质量流量,还同时测量绝对压力、体积流量和温度,便于光纤生产厂家的工程师们监测并掌控整个光纤生产过程。另外,从质控角度来说,还可以通过这些数据分析出哪一些数据变化将导致最终成品瑕疵的惯性规律。

举一个比较典型的场景,质量流量控制器输出的上述数据信号传输到PLC后,PLC即可立即解读并作出响应。打个比方,倘若气体的质量流量出现忽高忽低或者流量为零,艾里卡特质量流量控制器将信号传输到PLC,PLC随即可做出反应将气路关断,而不是继续生产从而导致最终几百英尺甚至几英里长的瑕疵光纤成品。

质量流量控制器补偿时刻变化的光纤生产环境因素

光纤生产厂家所在地的环境因素可以彻彻底底地影响整个光纤生产过程。不幸的是,有一些光纤生产厂家至今仍然采用原始的方法生产光纤,并且对周围环境因素造成的变化毫无招架应对能力。举个例子,曾有一家光纤生产厂家,其工厂所在地经常遭受雷暴天气,也就是说,当地的大气压变化频繁,这就导致了最终生产出来的光纤在均匀一致性方面相当不如人意。其实,当光纤生产的工厂及周边街区正好处于雷暴区内时,是不应该启动需要连续进行12小时的光纤生产过程的。而艾里卡特质量流量控制器却能够克服并补偿外界环境因素引起的压力波动,无论什么样的气候环境下,都能保证整个光纤生产过程的稳定性、精准性,从而实现最终高质量光纤成品的重复性,因为艾里卡特质量流量控制器测量和控制的是压力变化下的气体流量的大小。

质量流量控制器在其它玻璃制品生产过程中的应用

除了光纤生产,还有许多玻璃制品的生产加工过程中需要控制气体的质量流量。例如:玻璃容器或玻璃器皿生产商利用质量流量控制器控制器控制玻璃熔化过程中的气体流量;一些生产厂家用质量流量控制器控制燃烧气体的质量流量从而控制火焰温度来进行玻璃纤维的结构塑形。建筑玻璃的生产过程中也需要用质量流量控制器来控制过程气体的流量,典型的建筑玻璃是那种巨大的、一片式平面玻璃,建筑玻璃的生产过程都需要经过一台长度达几百英尺的巨形烤箱,烤箱内的温度需要被精密地控制从而保证生产出来的玻璃成品的性能品质始终如一,烤箱内的每一个区域所需要的温度都被是精准规定的,要实现如此精准的温度控制并且稳定重复地保持,就必须采用质量流量控制器精密控制燃烧气体的流量。此外,建筑玻璃生产商还利用艾里卡特质量流量控制器控制玻璃表面镀膜所用气体的质量流量,玻璃表面镀膜的作用是为了实现最终玻璃成品的不同功能属性。

在没有工业自动化的年代,一些“老法师”们通常凭借自身累计了一辈子的工作经验通过肉眼观察火焰的颜色来判断温度,并且十分精细得手动慢慢调节。对企业来说,如果这些拥有丰富经验及特殊技能的“老法师”们休假或者退休了该怎么办呢?这就是为什么现在越来越多工业过程引入了数字式质量流量控制器。自动化的工业过程让人们可以从要求高度精准性和重复性的工作中抽身出来,有时间将时间和精力花在监测反应炉内的过程数据,思考如何使整个过程更加经济有效、如何优化生产过程等。当玻璃光纤生产过程中的每一个步骤的参数都被精准地设定,就很容易了解比如某一个过程中的火焰温度需要达到几摄氏度、而这个规定的温度所需要的燃烧气体的质量流量是多少。光纤生产厂家还可以从过程数据来分析出现瑕疵光纤产品的问题所在步骤,实现精准性的同时更保证了玻璃光纤生产过程的重复性。

艾里卡特在质量流量控制器用于光纤生产的应用方面有着丰富的案例和成熟的解决方案。如果您正打算提升光纤生产过程的精准性和重复性,请告诉我们

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