作者：吳濱

　　眾所周知?dú)獯捣罄|是當(dāng)今世界上敷設(shè)效率最高，光纜保護(hù)性能最好，施工不受季節(jié)限制的一種施工方法。該氣吹施工技術(shù)自從1995年由瑞士波立門特和美國(guó)都蘭一起引進(jìn)到中國(guó)之后，就一直被廣泛地使用在長(zhǎng)途線路和城市環(huán)網(wǎng)上。用于氣吹的高密度聚乙烯硅芯管道（以下簡(jiǎn)稱硅芯管）可以被敷設(shè)在高速公路上，鐵路沿線上，天然氣和石油管道旁以及農(nóng)田內(nèi)。由于硅芯管可以盤繞成卷，因此可以大大簡(jiǎn)化管道敷設(shè)的施工工藝和減少管道的接頭。由于硅芯管管道的敷設(shè)是實(shí)現(xiàn)氣吹的第一個(gè)環(huán)節(jié)，其目的是建立一個(gè)可以氣吹光纜的通道，因此人們往往將注意力放置在了硅芯管的選擇上，而忽略了其它影響光纜氣吹的因素。這就導(dǎo)致了氣吹效果的差別很大。氣吹敷纜是一個(gè)系統(tǒng)工程，影響氣吹效果的因素不僅僅是管道自身的質(zhì)量，敷管的質(zhì)量，纜的氣吹特性，環(huán)境溫度，空氣壓縮機(jī)和氣吹技術(shù)都會(huì)對(duì)氣吹效果產(chǎn)生影響。但是許多影響氣吹效果的因素到目前還沒有被眾人所知。因此在氣吹敷纜過程中，各種對(duì)纜，管以及管道敷設(shè)質(zhì)量的爭(zhēng)執(zhí)并少見的。建設(shè)方為了解決這些爭(zhēng)執(zhí)，往往會(huì)要求光纜廠家，管道廠家和施工單位一起到現(xiàn)場(chǎng)來解決這些問題。但是最終氣吹效果差的問題很難得到一個(gè)圓滿的解決。2004年，在中石化江蘇儀征--湖南長(zhǎng)嶺的微管微纜長(zhǎng)途干線中，波立門特公司首次為該項(xiàng)目提供了微纜的氣吹性能測(cè)試，由于當(dāng)時(shí)的中國(guó)光纜廠家都是首次生產(chǎn)全介質(zhì)的微纜，因此最初的氣吹效果很難達(dá)到1km的測(cè)試長(zhǎng)度，在不斷地測(cè)試和改進(jìn)中，中國(guó)光纜廠生產(chǎn)的微纜在氣吹性能上得到了很大的提高。在2005年初的儀征-長(zhǎng)嶺的黃梅氣吹試驗(yàn)段中，波立門特公司在1段2000米長(zhǎng)，而且已經(jīng)埋入地下的40/33mm硅芯管中，氣吹敷設(shè)了5根10/8mm的微管，然后在這5根微管中分別吹入1根不同廠家生產(chǎn)的12芯，直徑4mm的全介質(zhì)微纜。中石化項(xiàng)目部希望參加該項(xiàng)目投標(biāo)的微纜的氣吹性能可以達(dá)到2000米的氣吹長(zhǎng)度，其結(jié)果是參加該項(xiàng)目投標(biāo)的5家光纜廠的微纜全部通過了野外的氣吹性能測(cè)試。該試驗(yàn)段證明了在氣吹性能測(cè)試場(chǎng)地能達(dá)到1000米氣吹長(zhǎng)度的微纜，在野外的氣吹條件下是可以達(dá)到2000米的氣吹長(zhǎng)度的，見圖1。2007年，在中石化川氣東送的項(xiàng)目中，波立門特公司也根據(jù)中石化項(xiàng)目部的要求，對(duì)其9家光纜供應(yīng)商提供的光纜進(jìn)行了氣吹性能測(cè)試，此時(shí)氣吹光纜在中國(guó)已有12年的歷史，但是光纜的氣吹性能在波立門特8字氣吹場(chǎng)的氣吹效果卻有很大的不同，有些光纜是不適合氣吹的。2011年至2012年華為在波立門特對(duì)不同芯數(shù)的微纜和不同廠家的微管做了近80次的氣吹性能測(cè)試，其目的就是要找出微管和微纜的最佳匹配。到目前為止，已經(jīng)有20家光纜廠和管道廠的纜和管在波立門特的氣吹測(cè)試場(chǎng)做過氣吹性能測(cè)試。這也表示出已經(jīng)有越來越多的光纜廠和管道廠開始重視其產(chǎn)品在氣吹性能上的效果。如果建設(shè)方能夠在管道和纜的采購(gòu)前，對(duì)所采購(gòu)的纜和管做氣吹性能測(cè)試，那么在實(shí)際施工中，就會(huì)減少許多不必要的爭(zhēng)執(zhí)，也會(huì)大大提高施工方的工程進(jìn)度。下面羅列出的是各種影響氣吹效果的因素：

和天然氣管道同溝敷設(shè)的硅芯管 

6管微管盤架

氣吹5根10/8mm的微管 

氣吹12芯的全介質(zhì)微纜

圖1 中石化儀長(zhǎng)線黃梅微纜氣吹性能野外測(cè)試試驗(yàn)段

　　1、影響氣吹性能的各種因素

　　通過波立門特的氣吹長(zhǎng)度模擬計(jì)算軟件《JETPLANNER》可知，影響氣吹長(zhǎng)度的主要有以下幾種因素，諸如管道，纜，氣吹設(shè)備，線路和環(huán)境溫度。見表1。如果我們把下列因素的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)計(jì)算軟件中，《JETPLANNER》就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出光纜/微纜/光纖束所能氣吹的最長(zhǎng)距離。利用計(jì)算軟件可以幫助施工單位合理選擇氣吹點(diǎn)，合理選擇接力氣吹條件下的工作坑位置，可以預(yù)測(cè)微纜在不同的微管內(nèi)和不同的氣吹場(chǎng)地里的氣吹長(zhǎng)度。圖2所示的是當(dāng)我們將表1的參數(shù)輸入進(jìn)軟件之后，軟件得出的氣吹長(zhǎng)度。該氣吹長(zhǎng)度模擬計(jì)算軟件是建立在"氣吹理論"和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，如果下列的參數(shù)不準(zhǔn)確將會(huì)直接影響氣吹長(zhǎng)度的計(jì)算。

表1 氣吹軟件的計(jì)算參數(shù)

圖2 JETPLENNER氣吹長(zhǎng)度的模擬計(jì)算

　　2. 測(cè)試場(chǎng)地的設(shè)計(jì)

　　2.1 微纜氣吹性能測(cè)試場(chǎng)地

　　為了統(tǒng)一測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試場(chǎng)地的微管總長(zhǎng)，毎圈微管的長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)彎半徑，氣吹方法，潤(rùn)滑方式和微管的排列都做了詳細(xì)的描述。在這種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下，不管你在哪里進(jìn)行這樣的氣吹性能測(cè)試，都具有很高的比較和參考性。波立門特公司有2個(gè)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試場(chǎng)地，1個(gè)是微管被穿放在保護(hù)管內(nèi)的測(cè)試場(chǎng)地，見圖3右圖。該場(chǎng)地主要用來測(cè)試微纜的氣吹性能。在該測(cè)試場(chǎng)地，布放的微管主要有3種尺寸，5/3.5mm，10/8mm和12/10mm，設(shè)計(jì)的微管轉(zhuǎn)彎半徑是微管直徑的40倍，單管長(zhǎng)度為1000米（也可以根據(jù)客戶的需求改變管道的長(zhǎng)度）。另1個(gè)是微管束被松弛，平行地盤繞在測(cè)試場(chǎng)地上，見圖3左圖。該場(chǎng)地主要測(cè)試微管對(duì)微纜的匹配性。管道的長(zhǎng)度主要根據(jù)客戶的要求，標(biāo)準(zhǔn)氣吹長(zhǎng)度為1000米，設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)彎半徑是1.5米，可滿足集束管的布放要求。該場(chǎng)地可以同時(shí)布放和排列不同直徑的微管。到目前為止，波立門特的測(cè)試場(chǎng)地已經(jīng)為國(guó)內(nèi)外20家的光纜廠和管道廠提供了微管和微纜的氣吹性能測(cè)試報(bào)告。

圖3波立門特符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的微纜微管測(cè)試場(chǎng)地

　　2.2 光纜氣吹測(cè)試場(chǎng)地

　　波立門特的光纜氣吹場(chǎng)地是由1個(gè)8字形的每個(gè)8字長(zhǎng)度46米，總長(zhǎng)1000米的硅芯管組成，見圖4左圖。2007年為了滿足中石化川氣東送氣吹光纜項(xiàng)目的要求，在這個(gè)8字形場(chǎng)地里又打造了1個(gè)矩形的毎圈100米，總長(zhǎng)500米的光纜測(cè)試場(chǎng)地，使硅芯管管道的總長(zhǎng)度達(dá)到了1500米，見圖4右圖和圖5。這是中國(guó)首例對(duì)光纜提出氣吹性能測(cè)試的國(guó)家大型長(zhǎng)途干線項(xiàng)目。矩形圈主要測(cè)試光纜在低壓條件下可以氣吹的長(zhǎng)度，8字圈主要測(cè)試光纜的硬度，即通過轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的能力。對(duì)于目前主要用于氣吹的光纜GYTA和GYTS而言，當(dāng)管內(nèi)徑和纜外徑的比值不同時(shí)，其氣吹效果也有較大的變化。另外這2種類型的光纜由于沒有氣吹指標(biāo)，其硬度也有很大的區(qū)別，這一點(diǎn)從加強(qiáng)芯的直徑便可以看出，有些廠家的加強(qiáng)芯直徑在2.5mm，硬度很高。有些廠家的加強(qiáng)芯直徑僅有1.1mm，硬度較低。諸如這種類型的光纜，其氣吹效果是比較差的。加強(qiáng)芯比較粗的光纜很難通過8字圈，這說明這種纜比較硬，在轉(zhuǎn)彎點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦阻力。加強(qiáng)芯細(xì)的光纜，當(dāng)纜管比值相差較大時(shí)，容易產(chǎn)生彎曲，光纜在低壓區(qū)敷設(shè)的距離很短。目前硅芯管的內(nèi)徑普遍都比微纜的外徑大2-3倍以上，而微管的內(nèi)徑和微纜的外徑比值普遍小于2倍，最小的比值可以達(dá)到1.15，也就是說纜管的填充比可能大于85%。在如此小的填充比的微管內(nèi)氣吹微纜，如果要達(dá)到最佳的氣吹效果，就需要考慮是否影響氣吹性能的各種因素都能達(dá)到最佳的氣吹條件。管道和纜是否能達(dá)到最佳的匹配性。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，氣吹性能測(cè)試是最直接和最直觀的方法。當(dāng)然波立門特的氣吹軟件《Jetplanner》也可以根據(jù)你的纜管樣本對(duì)氣吹長(zhǎng)度進(jìn)行模擬計(jì)算。

波立門特標(biāo)準(zhǔn)的光纜測(cè)試場(chǎng)地 

滿足中石化要求的光纜測(cè)試場(chǎng)地

圖4 波立門特的光纜氣吹性能測(cè)試場(chǎng)地

光纜測(cè)試場(chǎng)地 

清洗和潤(rùn)滑管道 

光纜的氣吹測(cè)試

具有自動(dòng)送纜功能的光纜拖車 

利用倒盤器將管道內(nèi)的光纜收回 

重新盤繞上盤

圖5 中石化川氣東送項(xiàng)目的光纜氣吹性能測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)

　　3、微纜對(duì)氣吹性能的影響分析

　　對(duì)于氣吹而言，我們要求纜在整個(gè)截面上保持一致，沒有突出物。纜的表面應(yīng)該光滑、干凈，沒有油漬和污垢。纜的外護(hù)套能夠承受15bar的空氣壓力而不破裂。

　　3.1 纜的外徑對(duì)氣吹的影響

　　根據(jù)氣吹理論，如果不考慮纜在管道內(nèi)的彎曲和打扣，管道內(nèi)徑和纜的外徑比值越大，氣流流動(dòng)的衰耗就越小，氣流作用在光纜表面上的拖曳力就越大，光纜的敷設(shè)長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。但是在實(shí)際施工中，纜管的空間比值越大，纜就越容易形成螺旋圈，容易打扣。另外，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，管道的直徑越大，經(jīng)濟(jì)性就越差。對(duì)于光纜，我們建議管道內(nèi)徑是光纜外徑的2-2.3倍，對(duì)于微纜而言，我們建議微纜的外徑在微管內(nèi)的填充率不要大于80%。由于微纜在微管內(nèi)的填充率較大，微管內(nèi)部的空氣流動(dòng)空間較小，因此在微管已經(jīng)敷設(shè)后的情況下，微纜的直徑粗細(xì)就會(huì)直接影響到微纜的氣吹效果。如果整條微纜的截面尺寸不一致，纜的外護(hù)套上有突出物，當(dāng)纜進(jìn)入微管后，就會(huì)產(chǎn)生較大的氣流阻力，如果突出物較大，就會(huì)卡在氣吹機(jī)的入口處或管道內(nèi)部的某處，造成氣吹敷纜的失敗。表2所列的是EMTELLE公司生產(chǎn)的各種直徑的微纜所適用的微管尺寸。最大的填充率是79%，小于80%。如果在現(xiàn)有的條件下，建設(shè)方選擇的微纜外徑在微管內(nèi)的填充率大于80%，那么在同等的氣吹條件下，填充率大的氣吹效果就比填充率小的氣吹效果差。但是如果通過改變微管內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，例如，在氣吹時(shí)使用潤(rùn)滑器或帶齒的驅(qū)動(dòng)輪使微纜在氣吹時(shí)也能得到潤(rùn)滑或提高空氣壓縮機(jī)的壓力，例如從12bar提高到15bar。都能提高氣吹距離。如果采用水漂浮技術(shù)就不需要考慮纜和管的填充率。圖6是2個(gè)氣吹長(zhǎng)度的模擬計(jì)算，微纜直徑7mm，分別吹入1根12/10mm的微管和1根10/8mm的微管內(nèi)，其它氣吹條件不變。當(dāng)把8mm的微管內(nèi)徑輸入進(jìn)軟件時(shí)，軟件就會(huì)出現(xiàn)提示，該管道的填充率已經(jīng)大于80%。

表2 EMTELLE纜管匹配表

氣吹1根7mm的微纜進(jìn)入1根10/8mm的微管 

氣吹1根7mm的微纜進(jìn)入1根12/10mm的微管

圖6 氣吹1根7mm的微纜進(jìn)入不同內(nèi)徑的微管

　　從圖6可見，將7mm的微纜吹入10/8mm的微管（填充率是87.5%），在同等氣吹條件下，其氣吹長(zhǎng)度比12/10mm的微管（填充率是70%）短約200米。圖7所示的是將1根7mm的微纜吹入不同內(nèi)徑的微管的氣吹長(zhǎng)度模擬計(jì)算。從氣吹結(jié)果可見，微纜在微管內(nèi)的填充率越小，氣吹效果越好。當(dāng)微管的內(nèi)徑是微纜的2倍時(shí)，氣吹長(zhǎng)度增加了1.45倍。

圖7 微管內(nèi)徑和氣吹長(zhǎng)度的關(guān)系（摩擦系數(shù)0.098）

　　3.2纜的單位重量對(duì)氣吹的影響

　　微纜和光纜不一樣，同樣芯數(shù)的全介質(zhì)微纜的重量一般相差不大。一般而言，纜的單位重量越大，在地球引力的作用下，產(chǎn)生的摩擦力也就越大。

　　3.3微纜的硬度

　　纜的硬度是影響氣吹效果的一個(gè)重要指標(biāo)，如果微纜的硬度高，在管道的彎曲點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生較高的摩擦力。如果微纜的硬度較低，在氣吹時(shí)就會(huì)彎曲，產(chǎn)生額外的摩擦力，同時(shí)氣吹機(jī)的推力也不能夠得到充分的發(fā)揮。因此選擇硬度適中的微纜是非常重要的。圖8所示的是當(dāng)1根7mm的微纜在1根10mm內(nèi)徑的微管內(nèi)氣吹時(shí)，不同的硬度在摩擦系數(shù)為0.098時(shí)所得到的不同的氣吹長(zhǎng)度。當(dāng)微纜的硬度降低到0.001時(shí)，如果不控制微纜的推力，微纜就有打扣的風(fēng)險(xiǎn)。另外從圖8可見，微纜的硬度有1個(gè)區(qū)域范圍，在這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的氣吹效果沒有顯著的區(qū)別。

圖8 微纜硬度和長(zhǎng)度的關(guān)系（摩擦系數(shù)0.098）

　　從圖9是2個(gè)光纜廠家提供的GYTA的光纜樣本，當(dāng)1根直徑10mm的光纜氣吹進(jìn)入1根內(nèi)徑33mm的管道時(shí)，管道內(nèi)徑是光纜外徑的3.3倍，從氣吹過程可見，硬度為0.72Nm2的光纜（見圖9左圖）在氣吹時(shí)速度十分不穩(wěn)定。當(dāng)光纜在低壓條件下氣吹時(shí)，速度呈下降趨勢(shì)，200米后，空氣壓縮機(jī)的壓力必須從低壓轉(zhuǎn)換到高壓，這說明光纜在管道內(nèi)已經(jīng)形成了較多的螺旋圈，造成摩擦阻力上升，低壓已經(jīng)不能提升光纜的氣吹速度。而硬度為1.03 Nm2的光纜，采用低壓，氣吹距離可以達(dá)到750米。因此樣本1，硬度較軟的纜在40/33mm的管道內(nèi)僅敷設(shè)了920米，而樣本2硬度較高的光纜可以達(dá)到管道敷設(shè)的總長(zhǎng)1420米，光纜的出口速度還可以保持在25m/min。

樣本1：硬度0.72Nm2的光纜 

樣本2：硬度1.03 Nm2的光纜

圖9 不同光纜廠提供的GYTA24B1光纜樣本的實(shí)際氣吹性能測(cè)試

　　3.4纜的內(nèi)在彎曲

　　氣吹時(shí)，我們要求微纜在松卷時(shí)呈直線狀態(tài)。但是我們?cè)谧鑫⒗|氣吹性能測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)有許多微纜在松卷時(shí)，微纜呈螺旋狀態(tài)。這種螺旋狀態(tài)的微纜在進(jìn)入管道之后，也會(huì)一直保持這種狀態(tài)，因此氣吹的效果便不會(huì)很好。目前我們測(cè)試的，容易產(chǎn)生螺旋狀的微纜多數(shù)是中心管束式微纜，光纖單元（FU）和金屬微纜。層絞式微纜比較少。另外，盤裝微纜在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)該嚴(yán)禁平躺放置，平躺放置的微纜如果庫(kù)存較長(zhǎng)的時(shí)間，微纜內(nèi)的油膏可能溢出并且容易出現(xiàn)波浪形的擠壓變形。

微纜出現(xiàn)波浪形的扭曲 

油膏溢出到微纜表面

圖10 不正確的運(yùn)輸方式和存放造成微纜變形和油膏溢出

　　3.5微纜外護(hù)套的耐壓能力

　　隨著微技術(shù)的日益普及，人們希望在單根微管內(nèi)能有最大的容纖量，光纜廠家也在不斷地將一些新型的光纖用于微纜的制造，其目的是減小微纜的尺寸。8年前，1根72芯進(jìn)口的全介質(zhì)微纜的直徑是6mm，今天1根96芯國(guó)產(chǎn)的全介質(zhì)微纜的直徑僅有5.8mm?？梢韵胂螅?dāng)氣流流動(dòng)的空間增大時(shí)，氣流作用在微纜表面的拖曳力也隨之增加，是有利于微纜氣吹的。但是當(dāng)我們?cè)跍p少微纜的外徑尺寸時(shí)，我們同時(shí)也在減小微纜的外護(hù)套壁厚，我們是否考慮到，這種薄壁外護(hù)套是否能夠承受我們氣吹時(shí)的高壓，目前國(guó)內(nèi)氣吹微纜的空氣壓縮機(jī)的壓力一般在12-13bar，但是國(guó)外氣吹微纜的空氣壓縮機(jī)的壓力已經(jīng)達(dá)到了15bar。這種高壓可以很容易的使微纜的外護(hù)套破裂，導(dǎo)致微纜內(nèi)部的油膏流出，增加微纜氣吹的摩擦力。同時(shí)破裂的外護(hù)套容易使潮氣進(jìn)入。

圖11 不能承受高壓的微纜護(hù)套

　　4. 微管對(duì)氣吹性能的影響分析：

　　4.1 微管的形狀和尺寸

　　微管的內(nèi)徑對(duì)氣吹效果的影響如同微纜的外徑對(duì)氣吹效果的影響，我們要求微管是圓的，微管的內(nèi)徑在整條微管上保持一致，內(nèi)壁不能有針孔，缺陷或突出物。對(duì)于內(nèi)徑3.5mm以上微管內(nèi)壁建議采用導(dǎo)氣槽，對(duì)于內(nèi)徑在3.5mm以下的微管可以采用平滑內(nèi)壁。帶導(dǎo)氣槽內(nèi)壁的微管有利于微纜底部的空氣流動(dòng)，使氣流流動(dòng)產(chǎn)生的拖曳力可以更好地作用在微纜上（見圖12氣吹性能測(cè)試和圖13不同微管內(nèi)徑的氣吹長(zhǎng)度模擬計(jì)算）。目前，微管的各種接頭基本上都是插拔式的，接頭通過內(nèi)爪反向鎖緊微管。這種接頭具有體積小，能耐高壓，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)（見圖14各種用途的微管接頭）。但對(duì)微管的直徑公差范圍要求較嚴(yán)。因此微管外徑的公差范圍必須控制在±0.1，如果正公差太大，微管的接頭將會(huì)很難裝卸，如果負(fù)公差太小，微管接頭的鎖緊力將會(huì)大大降低，微管可能在氣吹時(shí)脫開。

微管內(nèi)沒有氣流的流動(dòng) 

微管內(nèi)有氣流的流動(dòng)

圖12 光滑內(nèi)壁和帶導(dǎo)氣槽的內(nèi)壁的微管在有氣流流動(dòng)和沒有氣流流動(dòng)的氣吹效果

微管內(nèi)徑8mm 

微管內(nèi)徑14mm

圖13 不同的微管內(nèi)徑對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響

堵氣接頭防水接頭直接頭變徑接頭堵頭纜管堵頭

圖14各種用途的微管接頭

　　4.2 摩擦系數(shù)

　　摩擦系數(shù)也是影響氣吹效果的一個(gè)重要指標(biāo)，在同等氣吹條件下，摩擦系數(shù)越低，氣吹效果就越好，而且氣吹效果比較明顯。有許多因素可以增加微管的摩擦系數(shù)：

　　微管內(nèi)壁硅芯層的潤(rùn)滑性能不好，目前國(guó)內(nèi)對(duì)管道摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是0.15，但是實(shí)際的摩擦系數(shù)一般大于0.15。國(guó)外對(duì)管道摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是小于等于0.1，目前我們所檢測(cè)到的最好的摩擦系數(shù)是0.065。數(shù)量級(jí)的差別，直接導(dǎo)致氣吹長(zhǎng)度受到影響。

　　微管敷設(shè)之后，管道的端頭沒有封閉或封閉效果不好，污水進(jìn)入管道，造成管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)增加。

　　氣吹時(shí)，壓縮空氣沒有通過水分離裝置，潮濕的空氣進(jìn)入管道，使管道和纜之間的摩擦阻力上升。通過測(cè)試，帶有水分子的微纜進(jìn)入微管之后，摩擦系數(shù)可以上升到0.05或更高。

　　當(dāng)環(huán)境溫度高于250時(shí)，沒有安裝冷卻器，從空氣壓縮機(jī)內(nèi)排出的高溫氣流可以軟化微管的內(nèi)壁和降低微纜的硬度。同時(shí)高溫氣流在低溫的地下管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生水滴，使纜和管之間的摩擦系數(shù)上升。

摩擦系數(shù)0.07 

摩擦系數(shù)0.15

圖15 不同的摩擦系數(shù)對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響

　　如果我們通過《JETPLANNER》改變圖15左圖的摩擦系數(shù)，將摩擦系數(shù)從0.07增加到0.15。那么氣吹長(zhǎng)度將會(huì)從1246米降低到569米（見圖15右圖）。在圖16中，我們通過《JETPLANNER》列出了摩擦系數(shù)從0.06到0.15，氣吹長(zhǎng)度的變化。從圖16中可見，摩擦系數(shù)對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響是非常大的。因此在實(shí)際的氣吹過程中，考慮如何降低現(xiàn)有管道的摩擦系數(shù)是十分重要的。摩擦系數(shù)越大，氣吹的距離就越短。如果要達(dá)到理想的氣吹效果

　　1、選擇低摩擦系數(shù)的管道；

　　2、氣吹前，用海綿球清洗管道，并用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑管道；

　　3、使用波立門特公司的氣吹潤(rùn)滑器，在氣吹的過程中潤(rùn)滑微纜（見圖17）。

圖16摩擦系數(shù)和長(zhǎng)度的關(guān)系

圖17 在不同的潤(rùn)滑方式下的氣吹長(zhǎng)度

　　4.3 管道敷設(shè)的波幅和波長(zhǎng)（起伏幅度和起伏波長(zhǎng)）

　　管道敷設(shè)的波幅和波長(zhǎng)也是影響氣吹效果的1個(gè)重要指標(biāo)，管道在敷設(shè)過程中，如果出現(xiàn)許多彎曲，特別是微彎就非常影響微纜的氣吹效果，如果微管在1個(gè)直線段內(nèi)出現(xiàn)許多彎曲，一般有以下幾種情況：

　　集束管或硅芯管在敷設(shè)過程中產(chǎn)生的，諸如溝底不平，溝內(nèi)有水，易塌方地段，沼澤地，當(dāng)路由的方向出現(xiàn)高差變化時(shí)，管道的轉(zhuǎn)彎角度太小以及管道在回填土?xí)r，管道出現(xiàn)騰空造成轉(zhuǎn)彎角度變小等原因。如果管道出現(xiàn)密集的微彎并且起伏的截距很短的話，微纜或微管的氣吹距離將會(huì)很短，一般在200米以內(nèi)。

　　采用高壓和過大的推力敷設(shè)微管束，諸如氣吹微管束時(shí)，我們一般要求控制管道內(nèi)的壓縮空氣的壓力，8bar的壓力比較適合微管束的氣吹，當(dāng)采用10bar時(shí)，要注意控制微管氣吹機(jī)的推力，過大的推力容易使微管束在硅芯管內(nèi)出現(xiàn)螺旋圈或使微管變形。當(dāng)微管出現(xiàn)螺旋圈時(shí)，采用貫通測(cè)試是無法檢測(cè)的，最嚴(yán)重的螺旋圈可以使氣吹長(zhǎng)度下降到幾十米內(nèi)。如果微管氣吹困難，那么在該段氣吹微纜時(shí)同樣會(huì)非常困難。

　　我們一般不贊成先將微管吹入硅芯管，然后卷曲上盤，最后運(yùn)輸?shù)焦さ兀偎删矸懦龅淖龇?。因?yàn)槲⒐茉跉獯颠^程中具有一定的螺旋圈，但截距較長(zhǎng)。如果經(jīng)過重新卷曲上盤，在松卷放出的話，就有可能使硅芯管內(nèi)的微管收緊并緊繃在硅芯管內(nèi)，造成氣吹敷纜的效果不好。

　　管道不是從管盤上旋轉(zhuǎn)放出，因此管道的扭力不能釋放出來形成密集的螺旋圈（見圖18）。

圖18 管道不是旋轉(zhuǎn)放出

　　以圖6的左圖為例，如果我們將微管的波幅/波長(zhǎng)從50mm/6m改變到10mm/0.5m，氣吹長(zhǎng)度會(huì)有什么變化？

圖19波幅和波長(zhǎng)對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響

　　比較圖6和圖19可以明顯的看出氣吹長(zhǎng)度出現(xiàn)了明顯的變化，當(dāng)微管的波幅/波長(zhǎng)是50mm/6m時(shí)，見圖6，氣吹長(zhǎng)度是1246米，但是當(dāng)微管的波幅/波長(zhǎng)變?yōu)?0mm/0.5m時(shí)，氣吹長(zhǎng)度為204米，氣吹長(zhǎng)度下降了86%。因此在實(shí)際施工中，不管是直埋還是氣吹，保證管道的順直，沒有微彎是十分重要的。

　　5. 設(shè)備：

　　5.1空氣壓縮機(jī)

　　對(duì)于空氣壓縮機(jī)，我們一般只關(guān)注2個(gè)指標(biāo)，1個(gè)是輸出壓力，另1個(gè)是輸出排量。在氣吹時(shí)，壓力和排量都必須達(dá)到管道的要求。不同直徑的管道，對(duì)排量的需求是不一樣的，如果空氣壓縮機(jī)的排量達(dá)不到管道的要求，即使該空氣壓縮機(jī)的壓力很高，但是當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入管道后，由于氣分子在管道內(nèi)的密度不夠，壓力也就達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。因此大排量的空氣壓縮機(jī)可以覆蓋小尺寸的管道，但是小排量的空氣壓縮機(jī)是不能用于大尺寸的管道的。目前在40/33mm的硅芯管內(nèi)氣吹光纜和微管束的空氣壓縮機(jī)，其排量一般是10-12m3/min，壓力一般是12-13.8bar。由于氣吹微纜的微管尺寸較小，其空氣壓縮機(jī)的排量一般是1m3/min，壓力一般是12-15bar。如果不考慮經(jīng)濟(jì)效果和運(yùn)輸情況，我們可以將大型空氣壓縮機(jī)用于微纜的氣吹，其結(jié)果無疑是大馬拉小車。大型空氣壓縮機(jī)和小型空氣壓縮機(jī)的功率和耗油量比見表3：

表3 大型空氣壓縮機(jī)和小型空氣壓縮機(jī)的比較

　　5.2氣吹機(jī)

　　波立門特的氣吹長(zhǎng)度計(jì)算軟件適合波立門特的各種氣吹設(shè)備，由于光纜，微管束，微纜和光纖單元對(duì)推力的要求不同，因此僅從設(shè)備的推力上考慮，氣吹機(jī)又派生出了光纜氣吹機(jī)，微纜氣吹機(jī)和光纖單元?dú)獯禉C(jī)。隨著網(wǎng)絡(luò)多元化的發(fā)展以及客戶的不同需求。又在單一功能的氣吹機(jī)上發(fā)展出了多功能的氣吹機(jī)。如超級(jí)氣吹機(jī)（SUPERJET）可以氣吹光纜和微管束，微纜氣吹機(jī)（MICROJET PR-196）可以氣吹微纜和光纖單元。對(duì)于一些特殊的施工場(chǎng)景，如中石化長(zhǎng)途干線，接入網(wǎng)和樓宇內(nèi)敷設(shè)光纖單元，又發(fā)展出了迷你氣吹機(jī)（MINIJET），小型的掌上氣吹機(jī)（ULTIMAZ），自動(dòng)化控制的伺服氣吹機(jī)（SERVOJET）。作為氣吹機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)，有液壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)，客戶可以根據(jù)自己的使用環(huán)境來選擇氣吹機(jī)的動(dòng)力。例如液壓和氣動(dòng)馬達(dá)的氣吹機(jī)比較適合野外的施工環(huán)境，可以在極端惡劣的環(huán)境下工作，如雨雪天和泥水較多的工作坑（見圖20），考慮到施工和設(shè)備的安全，波立門特公司一般不將野外施工的氣吹機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)為電動(dòng)馬達(dá)。因此波立門特帶有電動(dòng)馬達(dá)的氣吹機(jī)主要用于FTTH，如伺服氣吹機(jī)（SERVOJET）和MICROJET EM-25。

在泥水里工作的光纜氣吹機(jī) 

在泥水里工作的微纜氣吹機(jī)

圖20 在有水的工作坑內(nèi)工作的氣吹機(jī)

　　對(duì)于中石化氣吹2-3根微管和1根微纜的長(zhǎng)途干線，可以選擇迷你氣吹機(jī)（MINIJET）和通用氣吹機(jī)（COMJET），這種多功能的氣吹設(shè)備可以同時(shí)完成微管和微纜的敷設(shè)。但要注意的是，從推力，體積，重量和施工環(huán)境上考慮，沒有1臺(tái)氣吹設(shè)備是可以包羅萬象的。作為驅(qū)動(dòng)部分，波立門特的氣吹機(jī)有帶齒的和不帶齒的驅(qū)動(dòng)輪，皮帶驅(qū)動(dòng)，鋁合金鏈條驅(qū)動(dòng)和橡膠鏈條驅(qū)動(dòng)。不同的驅(qū)動(dòng)裝置具有不同的用途，帶齒的驅(qū)動(dòng)輪具有很強(qiáng)的防滑能力，可以減小設(shè)備的體積，微纜可以在氣吹的過程中潤(rùn)滑，可以用于施工條件比較苛刻的環(huán)境。橡膠驅(qū)動(dòng)輪主要用于直徑小于3mm，外護(hù)套很薄的FU。皮帶驅(qū)動(dòng)，可以滿足多功能的需求。鋁合金鏈條的高耐磨性可以保證微管束在氣吹時(shí)受力均勻（見表4）。作為氣吹機(jī)，其工作原理都是相同的，1個(gè)進(jìn)氣倉(cāng)，引導(dǎo)來自空氣壓縮機(jī)的高壓空氣進(jìn)入管道；1個(gè)具有不同驅(qū)動(dòng)配置的推纜機(jī)構(gòu)，將光纜，微管束，微纜和光纖單元推進(jìn)管道；1個(gè)氣吹速度和長(zhǎng)度的測(cè)量裝置，使操作者可以隨時(shí)觀察氣吹長(zhǎng)度和速度的變化。在實(shí)際的氣吹施工中，氣吹效果的好壞主要體現(xiàn)在：

　　管道的敷設(shè)質(zhì)量，即使是1個(gè)施工隊(duì)伍，由于地形，土質(zhì)，責(zé)任心等原因，管道的敷設(shè)質(zhì)量也有較大的不同。

　　設(shè)備的推力是否能滿足氣吹的要求，不同的纜有不同的推力要求，因此在氣吹前，我們要求對(duì)纜做沖擊測(cè)試，來設(shè)置氣吹機(jī)的最佳推力，并防止出現(xiàn)推力不足或推力過大的現(xiàn)象。

　　空氣壓縮機(jī)輸出的壓力是否有較大的衰耗（公路離氣吹點(diǎn)較遠(yuǎn)），管道或設(shè)備的進(jìn)氣倉(cāng)是否存在漏氣。

　　操作人員的培訓(xùn)是否到位，纜的徑向壓力和推力是否匹配，在氣吹過程中是否了解氣壓的調(diào)節(jié)。

　　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)打滑，因?yàn)橄鹉z輪或橡膠皮帶在雨天施工或纜上有污漬或有水時(shí)就會(huì)造成皮帶或驅(qū)動(dòng)輪對(duì)纜的摩擦力下降，纜在氣吹過程中就會(huì)出現(xiàn)打滑。

　　管道是否潤(rùn)滑，管道是否做過貫通測(cè)試等等因素都會(huì)影響到氣吹距離。

　　因此我們?cè)谶x擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)該考慮到設(shè)備是否能滿足當(dāng)前或未來的施工需求，設(shè)備的實(shí)用性，便攜性，設(shè)備的質(zhì)量，廠家的服務(wù)能力以及配件的供應(yīng)能力。對(duì)于多功能氣吹機(jī)而言，由于配件較多，因此在采購(gòu)時(shí)，為了降低設(shè)備的初期投資，可以僅考慮購(gòu)買能滿足當(dāng)前施工需求的配件，這樣1臺(tái)裸機(jī)加上少量的配件可以降低設(shè)備的初期投資成本。圖21例舉了目前在中國(guó)市場(chǎng)銷售的各種氣吹機(jī)。

表4 氣吹機(jī)驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)配置

圖21波立門特氣吹機(jī)的應(yīng)用范圍

　　6. 線路情況

　　施工前對(duì)氣吹路由的了解是非常重要的，諸如線路上有多少坡度，有多少轉(zhuǎn)彎，線路離公路的距離。只有對(duì)線路充分的了解，才能對(duì)氣吹點(diǎn)進(jìn)行正確地選擇。

　　6.1坡度對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響

　　當(dāng)光纜在氣吹時(shí)處于上坡狀態(tài)，這使得在這段距離的敷纜過程相對(duì)于水平管道路由而言就困難了很多。如果從幾何的關(guān)系上看，斜坡上的一米距離要比水平線路上的一米距離長(zhǎng)，那究竟長(zhǎng)多少呢？為了確定這一距離，必須使用高度計(jì)來測(cè)量這個(gè)坡的高度。在知道坡長(zhǎng)的距離和高度之后，就可以計(jì)算出將坡長(zhǎng)換算成水平線路的長(zhǎng)度。坡度越陡，換算成的水平距離就越長(zhǎng)（關(guān)于山地氣吹的詳細(xì)資料請(qǐng)見《如何計(jì)算光纜在山區(qū)的氣吹長(zhǎng)度》）。在計(jì)算有坡度的線路時(shí)，需要了解坡度的位置和坡度。上坡和下坡對(duì)光纜氣吹長(zhǎng)度的影響見，圖22。

圖22 上坡和下坡對(duì)光纜氣吹長(zhǎng)度的影響

　　6.2線路轉(zhuǎn)彎對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響

　　對(duì)于線路的彎曲，我們需要了解的是彎曲點(diǎn)的位置和彎曲半徑，在波立門特的氣吹長(zhǎng)度模擬計(jì)算軟件中，可以看出每個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的具體位置，距氣吹點(diǎn)的距離，在1個(gè)氣吹段長(zhǎng)內(nèi)有多少個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的曲率半徑，對(duì)氣吹長(zhǎng)度都會(huì)產(chǎn)生影響。轉(zhuǎn)彎點(diǎn)靠近氣吹點(diǎn)，或轉(zhuǎn)彎點(diǎn)遠(yuǎn)離氣吹點(diǎn)對(duì)氣吹長(zhǎng)度也有影響，因此正確的氣吹點(diǎn)選擇是和對(duì)線路的了解分不開的。線路上的彎曲越多，氣吹效果越差，曲率半徑越小，氣吹效果越差，見表5線路的彎曲數(shù)量和曲率半徑對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響。因此，在實(shí)際的施工中，如果條件許可，應(yīng)該盡可能的放大管道的曲率半徑。在長(zhǎng)途干線中，硅芯管的曲率半徑可以放大到管道直徑的40倍，來減少光纜或微纜通過轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的摩擦阻力。以1根40/33mm的硅芯管而言，管道直徑的40倍，其曲率半徑為1.6m，近似于波立門特不帶保護(hù)管的IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)地的最大曲率半徑。

表5 線路的彎曲數(shù)量和曲率半徑對(duì)氣吹長(zhǎng)度的影響(%)

　　7. 溫度和濕度對(duì)氣吹效果的影響

　　7.1 溫度

　　當(dāng)環(huán)境溫度高于250C時(shí)，我們建議采用冷卻器，因?yàn)閺目諝鈮嚎s機(jī)內(nèi)輸出的溫度要比環(huán)境溫度高30-400C。當(dāng)管道內(nèi)的氣流溫度高于700C時(shí)，高溫就會(huì)軟化管道的內(nèi)壁，增加管道和纜之間的摩擦系數(shù)，并且降低纜的硬度。當(dāng)纜的硬度降低后，纜的推力也會(huì)隨之下降，同時(shí)氣吹距離也會(huì)隨之變短。另外高溫氣流在使管道軟化后，管道在高壓的作用下會(huì)出現(xiàn)膨脹，然后破裂（見圖23），造成氣吹敷纜的失敗。

高溫下破損的硅芯管 

高溫下破損的微管

圖23高溫下破損的管道

表6 溫度對(duì)微纜硬度和推力的影響

　　在波立門特IEC標(biāo)準(zhǔn)的微纜氣吹性能測(cè)試場(chǎng)地，我們分別對(duì)96芯和144芯的微纜在2月和5月做了同樣的氣吹性能測(cè)試。從測(cè)試的過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)由于環(huán)境溫度的上升，微纜的硬度出現(xiàn)了下降，同時(shí)通過沖擊測(cè)試，推力也出現(xiàn)了明顯地降低，見表6。

　　7.2 管道內(nèi)有水

　　如果管道內(nèi)有水，就會(huì)增加纜和管之間的摩擦阻力，因?yàn)樗肿訒?huì)增加摩擦系數(shù)。對(duì)于光纖單元來說，水分子還會(huì)產(chǎn)生靜電電荷，形成光纖單元前進(jìn)的阻力。經(jīng)過摩擦系數(shù)的測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)如果微纜的表面有水漬，微纜和微管之間的摩擦系數(shù)可以增加0.05或更高。另外如果管道內(nèi)的水分較多，這些水就會(huì)集中到管道的低洼之處，對(duì)流動(dòng)的氣流產(chǎn)生氣阻。那么管道內(nèi)的水是怎樣產(chǎn)生的？

　　高溫氣流進(jìn)入管道后，和冷的地下管道接觸，會(huì)產(chǎn)生水滴。

　　如果環(huán)境濕度較大，從空氣壓縮機(jī)內(nèi)輸出的氣流也會(huì)攜帶大量的水分進(jìn)入管道。因此我們建議在空氣壓縮機(jī)后和氣吹機(jī)前加裝水分離器，可以有效地將高壓空氣中的水分排出，另外經(jīng)過冷卻器的高壓空氣可以大大降低輸出溫度，使其輸出的溫度最大不大于環(huán)境溫度的100C。

　　管道敷設(shè)后，管道的端頭沒有封堵或者封堵不好。

　　管道接頭質(zhì)量不好或管道沒有接好。

　　如果管道在氣吹前有水，可以通過重復(fù)氣吹海綿球清洗管道并將管道內(nèi)的水全部排出。但是如果是在氣吹過程中產(chǎn)生的水，這種水的排出就比較麻煩。

　　7.3 軟件的模擬計(jì)算

　　為了檢驗(yàn)實(shí)際的氣吹性能測(cè)試，我們用《JETPLANNER》氣吹長(zhǎng)度計(jì)算軟件對(duì)144芯的氣吹數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬氣吹長(zhǎng)度計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和氣吹效果相差不大。實(shí)際微纜氣吹長(zhǎng)度950米(見圖24左圖)，最終速度15m/min并保持了2分鐘。《JETPLANNER》根據(jù)實(shí)際氣吹的數(shù)據(jù)，對(duì)該次測(cè)試做了模擬氣吹長(zhǎng)度計(jì)算，其結(jié)果是氣吹長(zhǎng)度1079米(見圖24右圖）。如果我們預(yù)期的氣吹長(zhǎng)度是1500米，那么在現(xiàn)有的氣吹參數(shù)下是不能達(dá)到的。但是通過改變一些參數(shù)是可以實(shí)現(xiàn)的。例如：

　　采用潤(rùn)滑器來降低摩擦系數(shù)（見圖25），實(shí)現(xiàn)微纜在氣吹過程中的潤(rùn)滑，專用微纜氣吹潤(rùn)滑劑MJL240P的摩擦系數(shù)可以達(dá)到0.06。通過氣吹長(zhǎng)度的模擬計(jì)算軟件可知，當(dāng)實(shí)際的摩擦系數(shù)從0.098降低到0.07，氣吹長(zhǎng)度可以達(dá)到1539米。

　　減少線路的轉(zhuǎn)彎數(shù)量，將原來的20個(gè)1800轉(zhuǎn)彎減少到10個(gè)，氣吹長(zhǎng)度可以增加到1583米（見圖26）。

　　增加氣吹壓力，從10.5bar增加到15bar，目前M17小型空氣壓縮機(jī)的壓力是15bar。同時(shí)減低微管內(nèi)壁的摩擦系數(shù)到0.07，氣吹長(zhǎng)度可以達(dá)到1712米的見表7。

圖24 實(shí)際氣吹長(zhǎng)度和軟件模擬計(jì)算氣吹長(zhǎng)度的比較

圖25 摩擦系數(shù)0.07時(shí)的模擬氣吹長(zhǎng)度

圖26 減少轉(zhuǎn)彎數(shù)量時(shí)的模擬氣吹長(zhǎng)度

表7通過改變氣吹參數(shù)來改變氣吹長(zhǎng)度

　　8. 結(jié)束語(yǔ)

　　目前氣吹微纜在中國(guó)還沒有規(guī)?；氖褂?，我希望這篇文章能幫助我們提高產(chǎn)品的氣吹性能，了解影響氣吹性能的各種因素，使光纜的敷設(shè)能夠成為一門真正的藝術(shù)。