Детальний Опис
Чому оптоволокно на намотувальному барабані?
Штабелер/реклаймер на вугільному терміналі має стрілу довжиною 40–60 метрів, шлях переміщення 500–1 000 метрів уздовж складової залізничної колії та моторизований намотувальний барабан, який змотує і намотує кабель під час руху машини. Барабан зберігає 500–1 000 метрів кабелю в декількох шарах. Кожен метр цього кабелю має передавати:
- Відео CCTV з камер на стрілі та машинному відділенні до кабіни оператора та віддаленої диспетчерської
- Зв'язок PLC-до-PLC між бортовою системою керування машини та центральною системою керування терміналу
- Дані Ethernet для термінальної операційної системи (TOS) та моніторингу машини
- Блокування безпеки — аварійна зупинка, виявлення пожежі, зміщення стрічки — які мають працювати безперебійно
Намотувальний оптоволоконний кабель вирішує всі три проблеми: жодних електромагнітних перешкод, жодних контурів заземлення та менша вага на метр порівняно з еквівалентним мідним кабелем передачі даних.
Трубки з нержавіючої сталі проти PBT — чому для намотування нержавіюча сталь
Вільні трубки, що вміщують оптичні волокна, мають витримувати стискальну силу кількох шарів кабелю, намотаного на барабан. Намотувальний барабан зберігає кабель шарами — 3, 5, 8 шарів і більше, залежно від діаметра барабана та довжини кабелю. Нижній шар зазнає стискальної сили всіх шарів над ним — потенційно 500–1 000 Н на 100 мм довжини кабелю.
| Властивість | Трубка PBT | Трубка з нержавіючої сталі |
|---|---|---|
| Стійкість до стиснення | 1 000 Н/100 мм (типово) | 4 000 Н/100 мм (типово) |
| Термічне розширення | Високе (α ≈ 1,3 × 10⁻⁴/К) | Низьке (α ≈ 1,7 × 10⁻⁵/К) — узгоджене з волокном |
| Діапазон температур | від –40°C до +70°C | від –50°C до +85°C |
| Вологозахист | Залежить від гель-заповнення | Металева трубка = абсолютний вологозахист |
| Вага | Легша | Важча |
| Вартість | Нижча | Вища (+30–50% премія) |
| Стійкість до гризунів | Вразлива | Стійка |
Для внутрішнього або легкого намотування (короткий барабан, мало шарів, контрольоване середовище) трубки PBT прийнятні. Для зовнішнього важкозантаженого намотування — штабелерів/реклаймерів, кранів STS, гірничого обладнання — трубки з нержавіючої сталі є стандартною специфікацією. Премія за вартість виправдана усуненням відмов від стиснення трубок, які інакше потребували б повної заміни кабелю на машині, що коштує $5 000–20 000 за годину незапланованого простою.
Водоблокування — три лінії захисту
Намотувальний кабель на зовнішній машині піддається дощу, снігу, конденсації та епізодичному зануренню. Вода, що потрапляє в кабель, рухається міжжильними проміжками між трубками та мігрує вздовж кабелю. Коли вона досягає волокна, відбувається дві речі:
- Водневе затемнення: Вода реагує з поверхнею кремнеземного скляного волокна, створюючи піки поглинання гідроксилом (OH⁻) на 1 383 нм, що збільшують затухання
- Пошкодження від замерзання-розморожування: Вода, що замерзає всередині кабелю, розширюється приблизно на 9%, створюючи механічне напруження на волокна та трубки
- Шар 1 — Гель у трубках: Тіксотропний гель заповнює простір між волокном і внутрішньою стінкою кожної трубки з нержавіючої сталі. Гель гідрофобний — він відштовхує воду та запобігає її контакту з волокном. Він також змащує рух волокна під час згинання кабелю
- Шар 2 — Набухаюча стрічка: Водонабухаюча стрічка намотана спірально навколо пучка трубок з нержавіючої сталі. Якщо зовнішню оболонку та броню пошкоджено, вода контактує зі стрічкою, яка набухає та утворює гелеву пробку, що блокує поздовжню міграцію води
- Шар 3 — Набухаючі нитки: Водонабухаючі арамідні нитки заповнюють проміжки між трубками та під шаром броні. Ці нитки забезпечують додаткове поздовжнє водоблокування та також слугують елементами міцності на розтяг
Виробництво намотувальних оптоволоконних кабелів Yichi
- Зварювання трубок з нержавіючої сталі: Трубки формуються зі стрічки AISI 304, зварюються поздовжнім швом і протягуються до кінцевого діаметра. Шов зварювання безперервно тестується вихровими струмами — будь-який дефект шва автоматично відбраковує відповідну довжину трубки
- Контроль надлишкової довжини волокна (EFL): EFL вимірюється OTDR на кожній трубці перед кабелюванням. Цільове значення 0,2–0,5% — дещо вище, ніж у фестонного оптоволокна (0,1–0,3%), щоб компенсувати більше подовження кабельної конструкції під намотувальним натягом
- Перевірка покриття броні: Покриття сталевої дротової броні вимірюється оптично — мінімум 90% покриття над внутрішньою оболонкою. Зазори в покритті броні створюють слабкі місця, де внутрішня оболонка піддається механічному пошкодженню
- Вимірювання затухання до та після кабелювання: Волокна тестуються на затухання до кабелювання (голе волокно), після тубінгу (волокна в трубках) і після кінцевого оболонкового покриття (готовий кабель). Будь-яке збільшення понад 0,05 дБ/км на будь-якому етапі досліджується — воно вказує на проблему виробництва (надмірний натяг, тугий згин, розчавлена трубка), яку необхідно виправити