专利名称：一种全自动高速拉丝固化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤拉制过程中光纤的涂覆和固化技术领域，具体说是一种全自动高速拉丝固化系统。
背景技术：
随着光纤拉制技术向高速、超长距离方向发展，如何能对光纤经过涂覆后进行高质量的、长时间的、稳定有效的固化，成为制约人们保障光纤质量、提高光纤拉制成品率、降低光纤成本的关键问题。在光纤拉制过程中，光纤的涂覆和固化技术是非常关键的一个环节。由于裸光纤在直接暴露于外界时，非常脆弱，因此在光纤的制备过程中必需对裸光纤涂上保护性涂料并对涂料加以固化。同时，通过涂覆和固化工艺，将能极大的优化光纤的机械性能，强化光纤的抗弯特性，从而全面提升光纤的整体性能。光纤的固化工艺通常采用紫外光固化工艺，利用紫外光固化炉对光纤外表面的保护性涂料进行固化使其形成光纤涂层。光纤涂层如果固化不良，则将造成光纤表面光洁度较差，光纤粘手，光纤固化度不够，抗侧压力不强，从而对后续工序造成严重影响。例如，导致光纤复绕不良，影响光纤着色，严重的甚至可能导致光纤残存应力过大，影响光纤的传输性能；更有甚者，光纤涂层固化不良会造成光纤机械性能下降，光纤铺设成光缆后在寿命未到时即发生断裂，造成通信的中断。因此，各国光纤制造商均将光纤涂层的固化质量视为必须要控制的一环。光纤制造商除了在选择涂料时，严把质量关外，还不断开发光纤涂层固化技术。例如增加紫外光固化炉的数量，加大紫外光固化炉的固化功率，增加固化炉保护气流，减少固化炉内的氧含量，增加固化炉冷却风压，稳定固化炉控制系统等等。在这方面，很多大型厂商都有相关的专利技术。但是这些技术在实际应用中都会遇到麻烦，因为紫外光固化炉的使用状态是随着使用时间的推移不断的变化的。在紫外光固化炉运转过程中，会发生诸如反射罩变脏、石英中心管变脏、漏气、抽烟压力变化等等许多不可控因素。这些因素只要发生任意一种，就会影响光纤涂层固化质量，造成涂层固化度不良。因此，很多厂家在这些专利技术的基础上，还采用事后筛选的方式，将不良品剔除。由于光纤拉丝长度普遍在IOOkm级别以上，这种事后筛选的方式难免会有遗漏。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种全自动高速拉丝固化系统，在紫外光固化炉运转的每时每刻均对其状态、对光纤的状态进行监控，并根据监控的数据进行实时调节，从而使光纤在拉丝的过程中就保障了涂层固化质量，无需事后筛选。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是一种全自动高速拉丝固化系统，其特征在于，包括固化炉18，在固化炉18下面设置有一个光纤涂层粉尘感应器沈，所述光纤涂层粉尘感应器沈包括两个设有压力感应器与精细分辨仪的导轮，内置有大量试验数据的分析结论的数据处理仪25从光纤涂层粉尘感应器沈的导轮上获取压力感应数据和精细分辨数据，数据处理仪25对数据分析后得到粉尘状况判断结果，并将粉尘状况判断结果送入光纤涂层表面粉尘监控器11，光纤涂层表面粉尘监控器11根据粉尘状况判断结果分析出粉尘超标与否，并将粉尘超标警告信号送入固化炉PID控制器3，固化炉PID控制器3与拉丝塔中央控制器2连接，并根据粉尘超标警告是否消除向拉丝塔中央控制器2发出告警解除指令或停机维护指令，拉丝塔中央控制器2设有用于显示当前告警和运行情况的记录仪1，固化炉内紫外光功率监控器4、固化炉内紫外光功率调节器5、固化炉氧含量监控器9、固化炉内保护气流量调节器10、固化炉内抽烟压力监控器8、固化炉内抽烟泵7、固化炉内颗粒数监控器6均分别与固化炉PID控制器3直接连接。在上述技术方案的基础上，所述固化炉18中，内置一个紫外光功率监控装置14，所述紫外光功率监控装置14的里端分前后两个面放置有前功率感应器12和后功率感应器13，前功率感应器12监测紫外光灯管观经前反射罩四反射出的紫外光功率，后功率感应器13监测紫外光灯管28发出的光功率穿过保护光纤37的石英中心管27后，再经后反射罩30反射出的紫外光功率； 前功率感应器12和后功率感应器13测出的紫外光功率经紫外光功率监控装置14 传送到固化炉内紫外光功率监控器4，固化炉内紫外光功率调节器5用于将控制指令传输给固化炉控制电源17，固化炉控制电源17为固化炉18内的紫外光灯管观提供电力。在上述技术方案的基础上，所述固化炉18配套有固化保护气辅助装置，所述固化保护气辅助装置设于石英中心管27两端，包括辅助装置壳体32，辅助装置壳体32内设有内嵌导筒33，辅助装置壳体32上端设有与其垂直连接的保护气导入管31，保护气导入管31与内嵌导筒33连通，内嵌导筒33下端与石英中心管27连通，辅助装置壳体32上还设有一气氛导出管15，气氛导出管15 —端与石英中心管27 连通，另一端与氧含量分析仪16连通，氧含量分析仪16向固化炉氧含量监控器9发送氧含量数据，设于石英中心管27上端的固化保护气辅助装置的保护气导入管31上，设有第一质量流量控制器20 ；设于石英中心管27下端的固化保护气辅助装置的保护气导入管31上，设有第二质量流量控制器22 ；第一、第二质量流量控制器20和22接受固化炉内保护气流量调节器10的控制实现保护气流量调节。在上述技术方案的基础上，所述固化炉18配套有固化炉辅助装置，所述固化炉辅助装置上设有颗粒数监控导出管34、排烟管21，
在排烟管21上设置有固化炉抽烟压力测量导出口 36，颗粒数监控导出管34 —端与石英中心管27连通，另一端与气体颗粒分析仪19连通，气体颗粒分析仪19向固化炉内颗粒数监控器6发送颗粒数量数据，排烟管21 —端与石英中心管27连通，压力检测端经过固化炉抽烟压力测量导出口 36与压力监控表23连接，抽烟端与固化炉内抽烟泵7连接，压力监控表23经气压电控转换装置M将压力数据发送给固化炉内抽烟压力监控器8。本发明所述的全自动高速拉丝固化系统，在紫外光固化炉运转的每时每刻均对其状态、对光纤的状态进行监控，并根据监控的数据进行实时调节，从而使光纤在拉丝的过程中就保障了涂层固化质量，无需事后筛选。本发明实现了对高速拉丝系统光纤涂层固化质量的全程实时自动跟踪，通过对紫外光功率(固化功率)、氧含量、保护气流量、固化炉抽烟压力、固化炉内颗粒数量、光纤外涂层(涂层表面)粉尘状况的智能调节控制，在高速拉丝运转过程中，有效保障生产的光纤涂层固化度与固化质量，将100%的良品固化光纤流入下一道工序。本发明具有以下有益效果(1)本发明解决了光纤拉丝过程中对光纤固化度和光纤涂层质量在线监控的难题；(2)本发明可在光纤拉丝过程中在线实时调整紫外光功率改善光纤固化度；(3)本发明可在光纤拉丝过程中在线实时调整保护气流量改善固化炉氧含量状态，改进光纤涂层表面固化质量；(4)本发明可在光纤拉丝过程中在线实时调整抽烟压力改善固化炉内颗粒数含量，稳固光纤涂层固化质量；(5)本发明可在光纤拉丝过程中在线监控紫外光固化炉使用状况，针对反射罩、中心石英管、固化炉氧含量、固化炉保护气状态、固化炉密闭状态、固化炉抽烟状态等不同的环节发出相应的报警信息，从而及时发出精确到点的预警通知，告诉工艺人员紫外光固化炉是哪个具体的环节发生问题，从而加快系统维护速度，改善系统维护质量，更进一步的提升系统使用性能，充分创造有利因素拉制高质量的光纤。
本发明有如下附图图1全自动高速拉丝固化系统的结构示意图，图2固化炉正视示意图，图3固化炉紫外光功率监控装置的结构示意图，图4固化保护气辅助装置的结构示意图，图5固化炉内颗粒数量监控装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的发明点在拉丝固化工艺，有关涂料的细节不属本发明内容。本文中所称固化炉如无特殊说明，均指紫外光固化炉。在光纤的拉制过程中，光纤涂层的固化度受到多方面因素的影响，这些因素有的互相关联，有的独立起作用，具体的影响因素有以下几点(1)紫外光固化灯管功率的影响紫外光固化灯管放射出的紫外光参与固化。如果紫外光功率(固化功率)不够， 将导致紫外光未穿透整个涂层即已被消化，造成部分深处涂料未被固化，影响固化质量。如果紫外光功率(固化功率)过高，会导致涂层中所有聚合物全部被引发固化，造成光纤涂层过固化，同样影响固化质量。(2)反射罩的影响紫外光固化灯管和光纤分别位于椭圆形反射罩的两个焦点上，且两者互相平行。 反射罩使得照射光纤的紫外光聚焦并反射在光纤上，从而提高效能，加速固化。在实际生产中，一方面，由于反射罩受到外界的污染而变脏，导致反射光的强度减弱，降低了固化效果， 因此要保持反射罩内表面的清洁以确保UV(紫外光)固化工艺的稳定性；另一方面，由于反射罩变形或者加工精度不够，导致反射罩的聚焦能力减弱，从而使光纤固化率降低。(3)中心管的影响光纤穿过紫外光固化炉时，为防止受炉内空气污染和振动，往往将其穿过一中心管，所述中心管为一定直径的石英玻璃管。故中心管的透光率、洁净程度对光纤的固化较为重要。(4)气流的影响在紫外光固化炉的中心管内，常使用惰性气体(如氮气)来避氧以加速固化。不同结构的紫外光固化炉送惰性气体的方式不同。以氮气为例，一般来讲，一定纯度的洁净氮气从中心管底部流入，上炉口往往安装抽风装置，使进入中心管的氮气以层流方式到达上炉口，从而排除由光纤带入的氧气，并且带出涂料中的挥发物质，保持中心管和光纤的洁净度。为保证不同速度下光纤的固化，氮气的流量和纯度应控制在一定范围内。如流量或纯度太低，则使中心管内氮气中的含氧量过高，导致固化不良；如流量太高，则使生产过程中光纤抖动，造成光纤强度降低。另外，如中心管有破裂或密封不好，都会造成氮气中含氧量过高，导致固化不良。当拉丝速度在lOOOm/min以下时，光纤涂层的固化对上述因素的影响有较高的包容度；当拉丝速度往上提升，达到1500 2000m/min时，若上述因素未处理好，光纤涂层质量将因此迅速劣化。针对上述影响因素，本发明对固化炉内的紫外光功率、氧含量、保护气流量、固化炉抽烟压力、固化炉内颗粒数量以及光纤外涂层(涂层表面)粉尘状况进行监控；并将监控数据反馈到中央 PID (Proportion Integration Differentiation Control，比例积分微分控制)控制系统。PID控制系统根据大量试验积累的经验数据对这些采集的数据进行分析， 并做出相应的调整，从而有效解决拉丝过程中的意外状况，有效保障光纤涂层固化质量。本发明将光纤固化过程所涉及的紫外光功率、氧含量、保护气流量、固化炉抽烟压力、固化炉内颗粒数量以及光纤外涂层(涂层表面)粉尘状况等各个监控单元有机的结合在一起，使光纤拉制速度达到lOOOm/min以上时，仍能有效地保证光纤涂层固化质量，保障光纤出厂时涂层质量良品率达到99%以上。本发明所述全自动高速拉丝固化系统，包括固化炉和固化炉PID控制器，固化炉 PID控制器与拉丝塔中央控制器连接，拉丝塔中央控制器设有用于显示当前告警和运行情况的记录仪，光纤涂层表面粉尘监控器、固化炉内紫外光功率监控器、固化炉内紫外光功率调节器、固化炉氧含量监控器、固化炉内保护气流量调节器、固化炉内抽烟压力监控器、固化炉内抽烟泵、固化炉内颗粒数监控器均分别与固化炉PID控制器直接连接。具体地说，其结构如图1所示，包括固化炉(紫外光固化炉)18，在固化炉18下面设置有一个光纤涂层粉尘感应器沈，所述光纤涂层粉尘感应器沈包括两个设有压力感应器与精细分辨仪的导轮，内置有大量试验数据的分析结论的数据处理仪25从光纤涂层粉尘感应器沈的导轮上获取压力感应数据和精细分辨数据，数据处理仪25对数据(压力感应数据和精细分辨数据)分析后得到粉尘状况判断结果，并将粉尘状况判断结果送入光纤涂层表面粉尘监控器11，光纤涂层表面粉尘监控器11根据粉尘状况判断结果分析出粉尘超标与否，并将粉尘超标警告信号送入固化炉PID控制器3，固化炉PID控制器3与拉丝塔中央控制器2连接，并根据粉尘超标警告是否消除向拉丝塔中央控制器2发出告警解除指令或停机维护指令，拉丝塔中央控制器2设有用于显示当前告警和运行情况的记录仪1，固化炉内紫外光功率监控器4、固化炉内紫外光功率调节器5、固化炉氧含量监控器9、固化炉内保护气流量调节器10、固化炉内抽烟压力监控器8、固化炉内抽烟泵7、固化炉内颗粒数监控器6均分别与固化炉PID控制器3直接连接，监控相应的参数或传输相应的指令，详见后述。光纤外涂层(涂层表面)粉尘状况监控过程如下1、本发明在固化炉18下面设置有一个光纤涂层粉尘感应器沈，光纤在经过固化后，经过光纤涂层粉尘感应器沈上的两个导轮，导轮上设有压力感应器与精细分辨仪；光纤涂层粉尘感应器沈将得到的数据(压力感应数据和精细分辨数据)传送给数据处理仪 25 ；2、数据处理仪25根据大量试验数据的分析结论对粉尘状况进行判断，并将判断结果发给光纤涂层表面粉尘监控器11 ；3、若粉尘超标，则光纤涂层表面粉尘监控器11将粉尘超标警告信号发给固化炉 PID控制器3 ；4、固化炉PID控制器3 —方面给拉丝塔中央控制器2发指令在记录仪1上显示该段光纤报废，一方面依次调节固化炉内保护气流量调节器10与固化炉内抽烟泵7，并通过固化炉氧含量监控器9和固化炉内颗粒数监控器6实时监控固化炉内的氧含量和颗粒数改善状况；5、若经过调整，光纤涂层表面粉尘监控器11监测到的表面粉尘状况达标，则固化炉PID控制器3给拉丝塔中央控制器2发出告警解除指令，若不达标，则固化炉PID控制器 3给拉丝塔中央控制器2发出停机维护指令。在上述技术方案的基础上，如图1、2、3所示，所述固化炉18中，内置一个紫外光功率监控装置14，
所述紫外光功率监控装置14的里端分前后两个面放置有前功率感应器12和后功率感应器13，前功率感应器12监测紫外光灯管观经前反射罩四反射出的紫外光功率，后功率感应器13监测紫外光灯管28发出的光功率穿过保护光纤37的石英中心管27后，再经后反射罩30反射出的紫外光功率；前功率感应器12和后功率感应器13测出的紫外光功率经紫外光功率监控装置14 传送到固化炉内紫外光功率监控器4，如前所述，固化炉内紫外光功率监控器4、固化炉内紫外光功率调节器5均与固化炉PID控制器3直接连接，固化炉内紫外光功率调节器5用于将控制指令传输给固化炉控制电源17，固化炉控制电源17为固化炉18内的紫外光灯管观提供电力。紫外光功率监控过程如下1、固化炉18中，内置一个紫外光功率监控装置14，在紫外光功率监控装置14的里端分前后两个面放置有前功率感应器12和后功率感应器13，前功率感应器12监测紫外光灯管观经前反射罩四反射出的紫外光功率，后功率感应器13监测紫外光灯管观发出的光功率穿过保护光纤37的石英中心管27后经后反射罩30反射出的紫外光功率；2、前功率感应器12和后功率感应器13测出的紫外光功率经紫外光功率监控装置 14传送到固化炉内紫外光功率监控器4，由固化炉内紫外光功率监控器4反馈给固化炉PID 控制器3 ；3、当监测到前功率感应器12和/或后功率感应器13传送来的光功率偏低时，固化炉PID控制器3发出功率调整指令给固化炉内紫外光功率调节器5 ；4、固化炉内紫外光功率调节器5将功率调整指令转换为电压电流调整指令，再传输给固化炉控制电源17;5、固化炉控制电源17根据电压电流调整指令调整电源输出，将调整后的电源输出输送给固化炉18内的紫外光灯管观，从而使固化炉18内的紫外光灯管观加大紫外光功率输出，以达到使用要求；6、如果经过最大调整后前功率感应器12监测的功率仍然偏低，则固化炉PID控制器3发出灯管与反射罩报警指令给拉丝塔中央控制器2 ；7、拉丝塔中央控制器2根据灯管与反射罩报警指令提示需停机维修，并在记录仪 1上显示紫外光功率偏低，可能是紫外光灯管观或前反射罩四需更换，同时对上述时间段内的光纤做报警处理，该段光纤报废；8、如果经调整后紫外功率感应器12监测的功率达到要求，而后功率感应器13监测的功率仍然低于使用要求，则固化炉PID控制器3发出石英中心管与反射罩报警指令给拉丝塔中央控制器2;9、拉丝塔中央控制器2根据石英中心管与反射罩报警指令提示需停机维修，并在记录仪1上显示紫外光功率偏低，可能是石英中心管27或后反射罩30需更换，同时对上述时间段内的光纤做报警处理，该段光纤报废。在上述技术方案的基础上，如图1、4所示，所述固化炉18配套有固化保护气辅助装置，所述固化保护气辅助装置设于石英中心管27两端，包括辅助装置壳体32，
9
辅助装置壳体32内设有内嵌导筒33，辅助装置壳体32上端设有与其垂直连接的保护气导入管31，保护气导入管31与内嵌导筒33连通，内嵌导筒33下端与石英中心管27连通，辅助装置壳体32上还设有一气氛导出管15，气氛导出管15 —端与石英中心管27 连通，另一端与氧含量分析仪16连通，氧含量分析仪16向固化炉氧含量监控器9发送氧含量数据，设于石英中心管27上端的固化保护气辅助装置的保护气导入管31上，设有第一质量流量控制器20 ；设于石英中心管27下端的固化保护气辅助装置的保护气导入管31上，设有第二质量流量控制器22 ；第一、第二质量流量控制器20和22接受固化炉内保护气流量调节器10的控制实现保护气流量调节。固化保护气辅助装置工作过程如下1、固化保护气辅助装置上设置有保护气导入管31，保护气经保护气导入管31进入内嵌导筒33，并最终进入石英中心管27中，同时，气氛导出管15将石英中心管27内的气体导入到氧含量分析仪16中；2、氧含量分析仪16将分析得到的氧含量监测情况传输给固化炉氧含量监控器9， 固化炉氧含量监控器9将氧含量数据转换为数字信号并反馈给固化炉PID控制器3 ；3、固化炉PID控制器3对得到的数据进行分析，若发现氧含量偏低或偏高，则发出相应的调节指令给固化炉内保护气流量调节器10 ；4、固化炉内保护气流量调节器10将调节指令发给第一、第二质量流量控制器20、 22，调大或调小保护气流量；5、保护气则顺着保护气导入管31进入石英中心管27内；6、若经过最大调整后，固化炉氧含量监控器9分析的氧含量仍然偏高，则可能固化炉18内存在漏气或保护气导入不够抽烟压力过大，固化炉PID控制器3根据这些情况同时对比固化炉内抽烟压力监控器8和光纤涂层表面粉尘监控装置11，若二者数据良好，则发出检修固化炉是否存在漏气与保护气导入是否存在问题信号给拉丝塔中央控制器2 ；7、拉丝塔中央控制器2根据这些信号发出警告信息，提示维护人员需进行上述处理，并在记录仪1上对上述光纤发出重点监控信号。若光纤涂层表面粉尘监控器11反馈光纤表面粉尘超标，则在记录仪1上对上述光纤进行报废处理，并提示需紧急停机维护。在上述技术方案的基础上，如图1、5所示，所述固化炉18配套有固化炉辅助装置， 所述固化炉辅助装置上设有颗粒数监控导出管34、排烟管21，在排烟管21上设置有固化炉抽烟压力测量导出口 36，颗粒数监控导出管34 —端与石英中心管27连通，另一端与气体颗粒分析仪19连通，气体颗粒分析仪19向固化炉内颗粒数监控器6发送颗粒数量数据，排烟管21 —端与石英中心管27连通，压力检测端经过固化炉抽烟压力测量导出口 36与压力监控表23连接，抽烟端与固化炉内抽烟泵7连接，压力监控表23经气压电控转换装置M将压力数据发送给固化炉内抽烟压力监控器8。固化炉辅助装置工作过程如下1、在固化炉辅助装置上设有颗粒数监控导出管34、排烟管21，在排烟管21上设置有固化炉抽烟压力测量导出口 36，固化炉抽烟压力测量导出口 36经过一个管道将气体引入到压力监控表23上，得到的压力数据经气压电控转换装置M传送给固化炉内抽烟压力监控器8;2、固化炉内抽烟压力监控器8对压力数据进行分析后得到抽烟压力，抽烟压力传送给固化炉PID控制器3;3、当固化炉PID控制器3发现抽烟压力过低或过高时，发出调节指令给固化炉抽烟泵7 ；4、固化炉抽烟泵7经抽烟管道，通过排烟管21将固化炉内烟尘抽出；5、若经过最大限度调节，固化炉内抽烟压力监控器8仍给出抽烟压力过低的信号，固化炉PID控制器3 —方面将需对固化炉抽烟泵7和抽烟管道进行维护的指令传输给拉丝塔中央控制器2，一方面监控固化炉内颗粒数监控器6 ；若固化炉内颗粒数监控器6显示正常，则在记录仪1上只提示该段光纤需进行重点关注；若固化炉内颗粒数监控器6显示超标，则拉丝塔中央控制器2发出需停机维护的报警，同时对该段光纤做报废处理；6、在固化炉辅助装置上设置有颗粒数监控导出管34，经过管道将气体导入到气体颗粒分析仪19中；7、气体颗粒分析仪19将得到的数据传送给固化炉内颗粒数监控器6 ；8、固化炉内颗粒数监控器6对数据进行分析后将信号转换为与固化炉PID控制器 3具有同样通信协议的数字信号；9、根据该数字信号，若固化炉PID控制器3发现得到的信号显示颗粒数偏高，则一方面发指令给固化炉内抽烟泵7，将固化炉抽烟压力提高，另一方面发指令给固化炉内保护气流量调节器10，在固化炉氧含量监控器9许可范围内稍稍降低保护气流量，提高一些氧含量；10、固化炉PID控制器3给拉丝塔中央控制器2发出指令在记录仪1上显示该段
光纤需要重点关注，并示警；11、若经过调节后，固化炉内颗粒数监控器6发出固化炉内颗粒数正常的信号，则固化炉PID控制器3发出指令解除警报；12、若经过调节后，固化炉内颗粒数监控器6仍发出固化炉内颗粒数超标信号，固化炉PID控制器3对比固化炉内紫外光功率监控器4和光纤涂层表面粉尘监控器11的数据，若二者仍然正常，则只发指令显示该段光纤需重点关注，并示警拉制结束后进行设备维护；13、若固化炉内紫外光功率监控器4或光纤表面粉尘监控器11的数据接近临界值，这意味着固化质量处于不稳定的状态，则固化炉PID控制器3告警需停机维护。图1 5所示系统的工作过程可简述如下当固化炉内紫外光功率监控器4检测到紫外光功率偏低时，由固化炉PID控制器 3通过固化炉内紫外光功率调节器5调高固化炉控制电源17，加大功率输出，并通过固化炉光功率监控装置的前功率感应器12和后功率感应器13监控反射罩和石英中心管的使用状况，实时发出预警信号，准备对之进行检修；当光纤涂层表面粉尘监控装置11通过数据处理仪25和光纤涂层粉尘感应器沈检测到光纤粉尘接近超标或超标时，固化炉PID控制器3 通过固化炉内保护气流量调节器10让第一、第二质量流量控制器20、22调节固化炉保护气流量，降低氧含量，并通过固化炉内抽烟泵7，加大从排烟管21的抽力，减少固化炉颗粒数。 同时，固化炉PID控制器3发出光纤报废信号给拉丝塔中央控制器2，由记录仪1将其显示， 直到恢复正常后，再取消光纤报废信号。另外，如果固化炉内颗粒数监控器6通过气体颗粒分析仪19检测到固化炉内颗粒超标时，将调节固化炉保护气，调节固化炉内氧含量或通过固化炉内抽烟泵7调节抽烟压力，压力数据由固化炉内抽烟压力监控器8实时监控并反馈给固化炉PID控制器3。通过上述调节，形成固化炉光纤涂层固化质量的闭环控制系统。以下为两个具体实施例实施例一在光纤以1800m/min拉制过程中，固化炉内紫外光功率在3. 2w/cm2,固化炉内氧含量在1. 2ppm,固化炉固化炉抽烟压力在150Pa，固化炉内颗粒数在1025，光纤表面粉尘为 0. 0009mm,当拉制到IOOkm时，光纤涂层表面粉尘监控器11发出告警光纤表面粉尘达到 0. 006mm,由于已接近0. Olmm的限度，固化炉PID控制器3发出光纤质量预警，要求拉丝塔中央控制器2在记录仪1上从IOOkm开始在光纤表面粉尘监控曲线上显示异常，并根据内部算法，根据氧含量监控器9反馈的固化炉内氧含量数据，通过固化炉内保护气流量调节器10，将通入固化炉内氮气流量从801/min提升到1001/min，将氧含量下降到0. 7ppm ；光纤涂层表面粉尘监控器11反馈光纤表面粉尘状况仍在0. 005mm，下降有限，则继续提升固化炉固化炉抽烟压力到200Pa，固化炉内颗粒数监控器6反馈颗粒数为2500，这个值已经比较小了 ；这样固化炉PID控制器3根据上述综合信息，通过固化炉紫外光功率调节器5要求固化炉控制电源17提升输出功率，从而提升固化炉内紫外光功率；当固化炉内紫外光功率监控器4反馈前功率感应器12功率达到4. Ow/cm2,后功率感应器13达到3. 6w/cm2时，固化炉控制电源17稳定功率输出。此时光纤涂层表面粉尘监控器11监测的光纤表面粉尘状况降低到0.001mm。固化炉PID控制器3解除告警，此时，光纤拉制长度为102km。拉丝塔中央控制器2在记录仪1在102km处解除异常显示，并提示从100 102km的2km光纤需特别处理或报废。由于固化炉内紫外光功率的前功率感应器12和后功率感应器13之间的功率差达到0. 4w/cm2,固化炉PID控制器3会给出提示，要求在本次拉制结束后，对固化炉内石英中心管27和后反射罩30进行检查，并做认真的清洁，必要时可更换新的石英中心管和反射罩。实施例二 在光纤拉制过程中，拉制速度在1800m/min，固化炉抽烟压力为200Pa，固化炉内氧含量为0. 6ppm,固化炉内氮气流量为601/min，固化炉紫外光平均功率为3. Ow/cm2，两感应器功率差为0. lw/cm2,固化炉内颗粒数为3000级，光纤表面粉尘状况为0. 002mm。光纤拉制到500km时，固化炉内紫外光功率检测的前功率感应器12检测到紫外光功率降低到 2. 5w/cm2，后功率感应器13检测的紫外光功率降低到2. #/cm2，此时固化炉氧含量监控器 9，固化炉内颗粒数监控器6光纤涂层表面粉尘监控器11反馈的数据均未发生变化，但由于紫外光功率已低于刚开始拉制的紫外光功率，固化炉PID控制器3仍给出光纤涂层固化质量的预警信号，拉丝塔中央控制器2在记录仪1上从500km开始给出光纤涂层固化质量的预警显示。工艺人员开始密切关注紫外光功率监控装置4反馈的紫外光功率。同时固化炉控制电源17开始提升输出功率。但随着输出功率的提升，紫外光功率监控装置4反馈的紫外光功率并没有增加，反而随着拉制时间的延长，出现紫外光功率下降的趋势。当紫外光功率下降到2. Ow/cm2时，固化炉PID控制器3根据存储的对比数据以及下降的斜率，判断虽然此时其他监控光纤固化质量的数据均正常，但由于紫外光功率表现异常，遂发出中断拉制并进行检修的指令。拉丝塔中央控制器2随即中断拉制。工艺人员随即重点检查固化炉控制电源17和紫外光灯管观，发现紫外光灯管观出现问题，更换了新的灯管后，重新拉制。本发明先将固化炉内的各种监控数据收集汇总(通过各个装置监控固化炉内的紫外光功率、氧含量、保护气流量、固化炉抽烟压力、固化炉内颗粒数量以及光纤外涂层粉尘状况)；并将监控数据反馈到中央PID控制系统；系统根据大量试验积累的经验数据对这些采集的数据进行分析，经过智能运算与调整后，发出相应的调整指令，使固化炉始终处于正常工作状态；并及时将各个报警信号发送到拉丝塔中央控制系统(将固化炉的监控数据根据我们依据大量试验数据确定后得到的结果将之转换为光纤涂层固化的质量监控显示和固化炉的工作状态显示传送给拉丝塔的中央控制系统)，对拉制的光纤质量进行监控； 中央控制系统将各种状态集合后在记录仪(拉丝关键参数实时记录仪)上进行显示，给操作者和工程师提供相应的操作方式，使工程师和操作人员明确系统需要何种具体维护，从而有效解决拉丝过程中的意外状况，有效保障光纤涂层固化质量。所述系统特点如下1、可以实现将紫外光功率最高提高到5w/cm2的水平，并在lw/cm2与5w/cm2间平滑可控。2、可以实现精确度在0. 11/min的流量控制，通入的保护气为高纯N2，保护气的流量调整范围在201/min到2001/min之间。3、测试仪14居于石英中心管27和紫外光灯管28的两点连接线的中心。紫外光灯管观处于前反射罩四的焦点，石英中心管处于后反射罩30的焦点。该装置可以测量紫外光功率的最小精度在0. lmw/cm2以上。当紫外光功率低于3w/cm2时给出报警信号。4、可以实现精度达到Ippm精度的氧含量监测，并能对氧含量各个状态进行分别表述，当氧含量低于0. Ippm时，该装置会发出偏低信号，当氧含量高于5ppm时会发出偏高信号。5、可以监控压力精度为0. lPa，最大监控压力到lOOOpa。另外，该装置可实现抽烟压力从101 到10001 之间的连续调节。当抽烟压力低于201 或高于10001 时，给出报
警信号。6、可对固化炉内颗粒数进行宽范围监控。监控颗粒数最大值可达到10万级。当监测的颗粒数超过5000级时，固化炉内颗粒数监控器6将发出报警信号。7、当光纤穿过感应器沈时会留下粉尘颗粒，感应信号经处理器25对此进行分析后会将粉尘分析状况发送给光纤涂层表面粉尘监控器11。当感应器沈上粉尘状况超过 0. Olmm时，光纤涂层表面粉尘监控器11发出报警信号。虽然结合目前认为最为实用的实施方式和最常用的两个实施例对本发明进行了描述，不过本发明不限于所公开的实施例，还包括了所附权利要求精神和范围所包括的引申含义和变化。
权利要求
1.一种全自动高速拉丝固化系统，其特征在于，包括固化炉(18)，在固化炉(18)下面设置有一个光纤涂层粉尘感应器(沈)，所述光纤涂层粉尘感应器06)包括两个设有压力感应器与精细分辨仪的导轮，内置有大量试验数据的分析结论的数据处理仪0 从光纤涂层粉尘感应器06)的导轮上获取压力感应数据和精细分辨数据，数据处理仪05)对数据分析后得到粉尘状况判断结果，并将粉尘状况判断结果送入光纤涂层表面粉尘监控器(11)，光纤涂层表面粉尘监控器(11)根据粉尘状况判断结果分析出粉尘超标与否，并将粉尘超标警告信号送入固化炉PID控制器(3)，固化炉PID控制器(3)与拉丝塔中央控制器(2)连接，并根据粉尘超标警告是否消除向拉丝塔中央控制器( 发出告警解除指令或停机维护指令，拉丝塔中央控制器( 设有用于显示当前告警和运行情况的记录仪(1)， 固化炉内紫外光功率监控器G)、固化炉内紫外光功率调节器(5)、固化炉氧含量监控器(9)、固化炉内保护气流量调节器(10)、固化炉内抽烟压力监控器(8)、固化炉内抽烟泵 (7)、固化炉内颗粒数监控器(6)均分别与固化炉PID控制器(3)直接连接。
2.如权利要求1所述的全自动高速拉丝固化系统，其特征在于所述固化炉(18)中， 内置一个紫外光功率监控装置(14)，所述紫外光功率监控装置(14)的里端分前后两个面放置有前功率感应器(1 和后功率感应器(13)，前功率感应器(12)监测紫外光灯管08)经前反射罩09)反射出的紫外光功率， 后功率感应器(13)监测紫外光灯管08)发出的光功率穿过保护光纤(37)的石英中心管(XT)后，再经后反射罩(30)反射出的紫外光功率；前功率感应器(12)和后功率感应器(13)测出的紫外光功率经紫外光功率监控装置 (14)传送到固化炉内紫外光功率监控器G)，固化炉内紫外光功率调节器(5)用于将控制指令传输给固化炉控制电源(17)， 固化炉控制电源(17)为固化炉(18)内的紫外光灯管08)提供电力。
3.如权利要求1所述的全自动高速拉丝固化系统，其特征在于所述固化炉(18)配套有固化保护气辅助装置，所述固化保护气辅助装置设于石英中心管(XT)两端，包括辅助装置壳体(32)，辅助装置壳体(32)内设有内嵌导筒(33)，辅助装置壳体(32)上端设有与其垂直连接的保护气导入管(31)，保护气导入管(31)与内嵌导筒(33)连通，内嵌导筒(33)下端与石英中心管(XT)连通，辅助装置壳体(3 上还设有一气氛导出管(15)，气氛导出管(1 一端与石英中心管 (27)连通，另一端与氧含量分析仪(16)连通，氧含量分析仪(16)向固化炉氧含量监控器(9)发送氧含量数据， 设于石英中心管07)上端的固化保护气辅助装置的保护气导入管(31)上，设有第一质量流量控制器00)；设于石英中心管07)下端的固化保护气辅助装置的保护气导入管(31)上，设有第二质量流量控制器02)；第一、第二质量流量控制器OO)和0 接受固化炉内保护气流量调节器(10)的控制实现保护气流量调节。
4.如权利要求1所述的全自动高速拉丝固化系统，其特征在于所述固化炉(18)配套有固化炉辅助装置，所述固化炉辅助装置上设有颗粒数监控导出管(34)、排烟管01)， 在排烟管上设置有固化炉抽烟压力测量导出口(36)，颗粒数监控导出管(34) —端与石英中心管(XT)连通，另一端与气体颗粒分析仪(19) 连通，气体颗粒分析仪(19)向固化炉内颗粒数监控器(6)发送颗粒数量数据， 排烟管—端与石英中心管(XT)连通，压力检测端经过固化炉抽烟压力测量导出口(36)与压力监控表03)连接，抽烟端与固化炉内抽烟泵(7)连接，压力监控表经气压电控转换装置04)将压力数据发送给固化炉内抽烟压力监控器⑶。
全文摘要
本发明涉及一种全自动高速拉丝固化系统，包括固化炉和固化炉PID控制器，固化炉PID控制器与拉丝塔中央控制器连接，拉丝塔中央控制器设有用于显示当前告警和运行情况的记录仪，光纤涂层表面粉尘监控器、固化炉内紫外光功率监控器、固化炉内紫外光功率调节器、固化炉氧含量监控器、固化炉内保护气流量调节器、固化炉内抽烟压力监控器、固化炉内抽烟泵、固化炉内颗粒数监控器均分别与固化炉PID控制器直接连接。本发明所述系统，在紫外光固化炉运转的每时每刻均对其状态、对光纤的状态进行监控，并根据监控的数据进行实时调节，从而使光纤在拉丝的过程中就保障了涂层固化质量，无需事后筛选。
文档编号C03C25/12GK102173603SQ20101058376
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者余志强, 曹明慧, 李诗愈, 罗文勇, 胡鹏, 陈伟, 雷道玉 申请人:烽火通信科技股份有限公司