气吹光缆敷设施工.doc

第四章 吹缆技术
一、吹缆工艺介绍
1、硅芯管
硅芯管由高密度聚乙烯制造。其特点：
硅胶被同步挤压进高密度聚乙烯管道内壁，形成固体的永久润滑层，该润滑层与高密度聚乙烯管具有相同的物理和机械特性，即使重物压迫下也不变形，可使硅芯管内壁摩擦系数≤0.15，比一般塑料管的摩擦系数小60%-70%。
2、光缆气吹敷设法：采用高压气流吹送的方式将光缆吹放到预先埋设的硅芯管中。吹缆机将高压、高速的压缩空气吹入硅芯管，高压气流推动气封活塞，这样连接在光缆端部的气封活塞对光缆形成一个可设定的均匀的拉力，与此同时，吹缆机液压履带输送机构夹持着光缆向前输送形成一个输送力，拉力与输送力的组合，使穿入的光缆随高速气流一道以悬浮状态在管道内快速穿行。
3、光缆气吹敷设法的重要特点：
（1）与其它的光缆敷设方法相比，光缆在敷设过程中所受的张力比较均匀并且小得多；
（2）敷设过程简化，敷设光缆速度快；
（3）一次敷设距离长，可以采用盘长较长的光缆，减少接头数，减少了衰耗；
（4）管道线路上人孔、手孔数量可大大地减少；
（5）.敷设作业使用的人力较少。
4、影响吹缆效果的重要因素：
（1）地形地貌及硅芯管敷设质量的影响；
（2）光缆外径与塑料管道内径之比；
（3）光缆的单位长度重量及外皮材料（一般地，采用外皮为中密度聚乙烯的光缆气吹效果较好）；
（4）吹缆点的选定，在上下坡的地段，尽也许选择由上往下吹的地点；
（5）空气压缩机的性能参数；
（6）施工时环境温度和湿度
5、工艺参数的选取
（1）一般光缆外径与硅芯管内径之比取0.35 - 0.6范围内。
（2）压缩空气压力和液压输送力
    最佳的压缩空气压力和液压输送力取决于每次作业时的不同工况，对于液压输送力，在吹缆机开始阶段要低一些，当进入硅芯管内的光缆较长时，逐渐增长液压输送力。此外，在相对于管道来说直径较小的光缆进行吹缆作业时，建议对液压输送力进行限制，以减小光缆在管道中被折叠的潜在危险。
    由于光缆前端的牵引力等于有效截面积（管道的截面积减去光缆的截面积）乘以压缩空气压力，故有效截面积越大，光缆上的牵引力也就越大。例如，在内径为φ33mm的管道中吹放φ15mm的光缆，在1MPa的压缩空气压力下施加在光缆上的牵引力为679N，在1.2MPa的压缩空气压力下施加在光缆上的牵引力为815N；在内径为φ42mm的管道中吹放φ20mm的光缆，在1MPa的压缩空气压力下施加在光缆上的牵引力为1071N，在1.2MPa的压缩空气下施加在光缆上的牵引力为1285N。
（3）合适的作业环境温度： 6-32℃
低于6℃建议使用空气管路加热器；高于32℃时，过热的压缩空气对光缆及塑料管有害，建议使用压缩空气冷却器。
（4）空气压缩机选型
    空气压缩机的选型对气吹敷设距离的影响也较大，空气压缩机输出压力越高，施加到光缆前端的牵引力也就越大，建议空气压缩机的排气压力不小1.2MPa。空气压缩机的输出流量也非常重要，当光缆在塑料管道中行进的时候压缩空气的流量应可以补偿吹缆系统中的空气泄漏，塑料管的直径大，空气压缩机的流量也应相应增大。对于内径为φ26-φ33mm的塑料管，建议空气压缩机流量不小于9m3/min。对于内径大于φ33mm的塑料管，建议空气压缩机流量不小于12m3/min。
二、吹缆介绍
1、吹缆成套设备重要由吹缆机、液压泵站及空气压缩机等组成。
（1）吹缆机是进行光缆输送、吹牵及作业参数测控的主体部分。
（2）液压泵站是专门用于向吹缆机提供液压动力的，输出液压油流量、压力可调。
2、气吹微缆新技术
气吹微缆(JETnet):完整的电信网络体系结构，合用于室外光缆网络的各个部分，其基础是将成束的微型子管布放到直埋的高密度聚乙烯(HDPE)母管或已有的PVC母管中。然后按需求吹入微缆。
¡ 在长途网中，先将所需芯数的光缆布放到一些子管中，以后按需求再次吹入微缆，这样可以保证光纤数量可随业务量的增长而增长。
¡ 在接入网中，先将子管进行简朴的耦合通路，再根据客户的规定将具有室外缆性能的微缆气吹入子管通路，这样不需接续就可完毕分歧。按这种方法，接入网的容量将随需求数量和需求地点而变化，大大增长网络的灵活性。
3、管材
(1)母管:导入和保护内含微缆的微型子管
可直接埋入地下，管子必须是圆形的，且整个长度上保持横截面积的一致性。管子的外壁和内壁必须没有裂痕、针孔、接头、水渍、模具留痕、补丁或其它缺陷。外径有25、32、40、50和63mm几种。
沟渠尽头母管应尽量铺直。放线时，应转动母管盘，而不应从平放的管盘上拉出管子以免导致管子打旋。转弯处的弯曲半径至少为1米，但在靠近支线(Φ25mm管子)端头的转弯处的弯曲半径会小一些(如0.5米)。较小的弯曲半径将影响子管和光缆的气吹效果，同样，转弯太多的话也会影响气吹效果。
(2) 微型子管
子管如图1所示，在网络中的专门作用是导入微缆同时避免接续。为保证光缆和子管束顺利吹入，子管必须承受必要的内外压，(为避免内爆，气吹时子管束也要加压)。管子必须是圆形的，并且在整个长度上保持横截面积的一致性。管子的外壁和内壁必须没有裂痕、针孔、接头、水渍、模具留痕、补丁或其它缺陷。子管的外壁不得有润滑剂或其它污渍。子管的直径为7/5.5mm和10/8mm两种。母管里能布放子管的数量(重要取决于机械保护的规定)：子管的横截面积(以子管的外径计算)的总和不得超过母管横截面积的一半。

图1 微管
(3) 子管束的布放
在子管束的布放(捅入+气吹)过程中，需要用SuperJet吹管机。这种吹管机有一对特别设计的履带，将子管束精确地叠放并夹在履带中，履带前后各有一个导向模具，子管束通过模具后就可形成所需的形状。将子管盘固定在特别设计的多头放线架上。
（4）分歧和连接
在子管和光缆组成的网络中，分歧、接头和端接不可避免。由此，需要各种组件。光缆可从子管束中分支出来而不需要接续。只要切开母管和所需分歧的子管，并用连接头将切断的子管与支线的子管连接，然后用分拆式分歧连接器将母管与支线的母管连接起来，就可随时随地进行分歧。至于如何耦合直通母管，则只需用一个螺纹耦合器。光纤接续或分纤在含接续盒的手孔中完毕。子管和光缆进入手孔后，要用特殊的气密和防水密封圈密封好。
4、微型光缆(简称微缆)
微型光缆是接入网中关键的组成元素。微型光缆的作用就是传输信息。微型光缆必须保证至少2023的使用寿命，在这期间微型光缆的性能不得退化。由于微型光缆在施工和使用过程中处在室外环境中，所以微型光缆必须能抵抗外部环境的影响，如污水、油或其它更恶劣的环境。在7/5.5mm的子管中，可吹入一根芯数为4-24芯的微缆，在10/8mm子管中，可吹入一根芯数为48芯和60芯的微缆(或其它小芯数的微缆)。
¡ 钢管结构的微缆中间是一根无缝焊接的防水钢管，钢管内有光纤并填充了水凝胶，钢管外施加了一层发泡HDPE护套。无缝焊接的钢管可防止水或其它物质渗入光纤，如图2所示。

图2 微型不锈钢管中心管式光缆
¡ 全介质结构的微缆是无金属缆，可防介电干扰，中间填充水凝胶起到纵向防水的作用，如图3所示。

图3 微型无金属中心管式光缆
三、气吹体系
1、气吹敷缆技术的三要素是：
（1）管道质量
（2）缆的质量
缆的质量是指缆的外观尺寸，外护套的摩擦系数和缆的硬度。
（3）外界温度
2、气吹对微缆的规定
（1）外观尺寸对敷缆的影响
敷设3.9 mm的微缆在7/5.5 mm的微管内，敷设5.5 mm的微缆在10/8 mm的微管内时可见，微管和微缆之间的空间是很小的，因此不允许微缆外形有任何的不规则。由于微缆外护套上凸出物将导致敷缆失败和气流的不稳定。
（2）摩擦系数对气吹长度的影响
微缆的润滑可改善气吹效果。从0-600米的距离内，最高速度可达90m/min，平均速度达成30m/min。
无论是缆和管同时润滑或仅仅是微缆润滑，距离的差别较小。当气吹距离达成250米时，速度开始迅速下降，同时从气吹机的可视窗可见微缆开始弯曲。这表白没有润滑的管道导致微缆在微管内出现了很高的摩擦阻力。假如对微缆在机器入口处进行润滑，在管道摩擦阻力高的情况下可以明显增长敷缆长度，但是也容易导致微缆在机器内打滑。
（3）缆的硬度对气吹长度的影响
微缆太软，和微管的内壁将产生较大的摩擦阻力；太硬，微缆在微管的转弯处产生较大的摩擦阻力，导致气吹长度下降。
微缆在卷入缆盘时的记忆强弱也可影响气吹微缆的长度。记忆较弱的微缆从缆盘上拉出后，可立即恢复直线状态，但记忆强的微缆从缆盘上拉出后，一直保持绕盘时的螺旋状态，气吹结果表白绕盘记忆弱的微缆的气吹效果比记忆强的气吹效果好的多。由于螺旋状的微缆进入微管后将加大和微管内壁的接触面积和对微管内壁的作用力，产生额外的摩擦阻力。此外气流作用在微缆上的拖曳力也会下降。
3、气吹对微管的规定
微管的外径尺寸是保证气吹成功的重要因素，微管接头采用插式连接，对外径尺寸规定较严。微管直径正偏差大，接头不能安装；负偏差大，接头锁扣不能抓牢微管。平滑内壁微管的气吹效果较差。微管内壁涂有硅芯润滑层，由于每个制造商采用的硅原料不同，管道的润滑效果也相差很多。因此在敷设管/缆前, 管道需要用专用润滑剂再次润滑。微管必须可以承受必要的内外压，管子必须是圆形的，并且在整个长度上保持截面积的一致性。管子的外壁和内壁必须没有裂痕、针孔、接头、水渍、模具留痕、补丁或其它缺陷。微管的外壁不能有油渍或其它污渍。微管的横截面积（以微管的外径计算）的总和不得超过母管内径横截面积的一半。
4、气吹对母管的规定
为了保证微管能顺利吹入母管，母管必须可以承受必要的压力。同时母管内壁必须光滑，干燥和清洁，可减少微管敷设时和母管之间的摩擦系数，在气吹微管时，为了使摩擦阻力降到最低，在气吹前最佳使用专用润滑剂润滑管道的内壁。母管必须是圆形的，在整个长度上，横截面保持一致。母管内壁不能有凸出物，变形和泥沙，否则将会导致气吹微管的失败，因此在气吹微管前建议用贯通实验检查管道的完好性。
四、气吹系统配件
1、普通微管接头和端帽如图4所示。

图4 普通微管接头和端帽
2、气吹敷缆设备
微管气吹机如图5所示。

图5 微管气吹机
微缆气吹机如图6所示。

图6 微缆气吹机
3、气吹辅助设备
空气冷却器，如图7所示。
当外界温度超过25度时，建议使用空气冷却器，它可以减少进入管道内的气流温度， 也可以排出空气中的水分。

图7 空气冷却器
4、“Y”型连接器
¡ 在一根已有光缆的管道内增长一条光缆；
¡ 在一根管道内同时气吹二根光缆;
¡ 在一根已有一根光缆的管道内增长数根微管；
¡ 在一根大口径的管道内敷设2组相同直径的微管；
¡ 在一根管道内敷设不同直径的微管。

图8 “Y”型连接器
5、费加瑞侬倒盘器如图9所示。

图9 费加瑞侬倒盘器
6、微管支架如图10所示。

图10 微管支架
五、气吹敷设技术
1、气吹原理
气吹敷设缆/管是运用机械推动器把微管束或微缆推动管道，同时空气压缩机把强大的气流通过气吹机的密封仓送进管道，这种高速流动的气流在缆和管的表面形成一种拖曳力，促使缆和管前进，缆和管束在管道内是被气流推动前进的而不是被拉进管道的。缆和管在管道内顺着地势起伏或方向的改变而顺利的前进，由于光缆顶端不受力，所以与传统牵引敷缆相反，光缆端头没有应力。
2、气吹方法介绍
（1）接力气吹法：采用多台气吹机联合工作，当第一台气吹机将缆送至下一个气吹点时，第二台气吹机开始工作，新的高压气流通过第二台机器的进气室进入下一段管道并且从排气口释放出上游管道内的高压气流，如图11所示。从理论上讲，通过这样的接力气吹，光缆可以气吹无限长的距离。
¡ 缺陷：需要的设备较多，一次性投资较大，同时由于地形的变化会导致气吹点的位置不容易准确地拟定。

图11 接力气吹法
（2）从中间向两端气吹：当敷缆长度超过一台气吹机的一次气吹长度时，可以选择从线路中间开口向二端吹，一次性的气吹长度约为总长度的一半，如图12所示。
¡ 一方面将倒盘器安装在缆盘附近，当一端微缆敷设完毕后，用气吹机将缆盘上的剩余微缆
¡ 倒入倒盘器，取出内圈的微缆端头，然后气吹机转换方向，将倒盘器中的微缆吹入管道。假如管道敷设没有问题，一次气吹的成功的把握性较大。

图12 从中间向两端气吹法
（3）蛙跳气吹法：安装在下一气吹点的是倒盘器，运用管道内的高速气流将上游气吹点的光缆所有收集到下一个气吹点，然后将气吹机转移到下一个气吹点。如此类推，直到光缆所有气吹完毕，如图13所示。
¡ 优点：运用一台气吹机同样可以完毕长距离光缆的敷设。
¡ 缺陷：倒盘的工作量较大，效率较低，同时一台气吹机的实际气吹长度将远远大于实际线路长度。

图13 蛙跳气吹法
（4）应用