作者：吳濱

　　眾所周知氣吹敷纜是當(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都蘭一起引進(jìn)到中國之后，就一直被廣泛地使用在長途線路和城市環(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)是實現(xiàn)氣吹的第一個環(huán)節(jié)，其目的是建立一個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，空氣壓縮機和氣吹技術(shù)都會對氣吹效果產(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，各種對纜，管以及管道敷設(shè)質(zhì)量的爭執(zhí)并少見的。建設(shè)方為了解決這些爭執(zhí)，往往會要求光纜廠家，管道廠家和施工單位一起到現(xiàn)場來解決這些問題。但是最終氣吹效果差的問題很難得到一個圓滿的解決。2004年，在中石化江蘇儀征--湖南長嶺的微管微纜長途干線中，波立門特公司首次為該項目提供了微纜的氣吹性能測試，由于當(dāng)時的中國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的測試長度，在不斷地測試和改進(jìn)中，中國光纜廠生產(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-長嶺的黃梅氣吹試驗段中，波立門特公司在1段2000米長，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。中石化項目部希望參加該項目投標(biāo)的微纜的氣吹性能可以達(dá)到2000米的氣吹長度，其結(jié)果是參加該項目投標(biāo)的5家光纜廠的微纜全部通過了野外的氣吹性能測試。該試驗段證明了在氣吹性能測試場地能達(dá)到1000米氣吹長度的微纜，在野外的氣吹條件下是可以達(dá)到2000米的氣吹長度的，見圖1。2007年，在中石化川氣東送的項目中，波立門特公司也根據(jù)中石化項目部的要求，對其9家光纜供應(yīng)商提供的光纜進(jìn)行了氣吹性能測試，此時氣吹光纜在中國已有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試場做過氣吹性能測試。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前，對所采購的纜和管做氣吹性能測試，那么在實際施工中，就會減少許多不必要的爭執(zhí)，也會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 中石化儀長線黃梅微纜氣吹性能野外測試試驗段

　　1、影響氣吹性能的各種因素

　　通過波立門特的氣吹長度模擬計算軟件《JETPLANNER》可知，影響氣吹長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)計算軟件中，《JETPLANNER》就會自動計算出光纜/微纜/光纖束所能氣吹的最長距離。利用計算軟件可以幫助施工單位合理選擇氣吹點，合理選擇接力氣吹條件下的工作坑位置，可以預(yù)測微纜在不同的微管內(nèi)和不同的氣吹場地里的氣吹長度。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，軟件得出的氣吹長度。該氣吹長度模擬計算軟件是建立在"氣吹理論"和實踐的基礎(chǔ)上，如果下列的參數(shù)不準(zhǔn)確將會直接影響氣吹長度的計算。

表1 氣吹軟件的計算參數(shù)

圖2 JETPLENNER氣吹長度的模擬計算

　　2. 測試場地的設(shè)計

　　2.1 微纜氣吹性能測試場地

　　為了統(tǒng)一測試標(biāo)準(zhǔn)，IEC標(biāo)準(zhǔn)對測試場地的微管總長，毎圈微管的長度，轉(zhuǎn)彎半徑，氣吹方法，潤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試，都具有很高的比較和參考性。波立門特公司有2個符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的測試場地，1個是微管被穿放在保護(hù)管內(nèi)的測試場地，見圖3右圖。該場地主要用來測試微纜的氣吹性能。在該測試場地，布放的微管主要有3種尺寸，5/3.5mm，10/8mm和12/10mm，設(shè)計的微管轉(zhuǎn)彎半徑是微管直徑的40倍，單管長度為1000米（也可以根據(jù)客戶的需求改變管道的長度）。另1個是微管束被松弛，平行地盤繞在測試場地上，見圖3左圖。該場地主要測試微管對微纜的匹配性。管道的長度主要根據(jù)客戶的要求，標(biāo)準(zhǔn)氣吹長度為1000米，設(shè)計的轉(zhuǎn)彎半徑是1.5米，可滿足集束管的布放要求。該場地可以同時布放和排列不同直徑的微管。到目前為止，波立門特的測試場地已經(jīng)為國內(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試報告。

圖3波立門特符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的微纜微管測試場地

　　2.2 光纜氣吹測試場地

　　波立門特的光纜氣吹場地是由1個8字形的每個8字長度46米，總長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目的要求，在這個8字形場地里又打造了1個矩形的毎圈100米，總長500米的光纜測試場地，使硅芯管管道的總長度達(dá)到了1500米，見圖4右圖和圖5。這是中國首例對光纜提出氣吹性能測試的國家大型長途干線項目。矩形圈主要測試光纜在低壓條件下可以氣吹的長度，8字圈主要測試光纜的硬度，即通過轉(zhuǎn)彎點的能力。對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，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，這一點從加強芯的直徑便可以看出，有些廠家的加強芯直徑在2.5mm，硬度很高。有些廠家的加強芯直徑僅有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)彎點會產(chǎn)生很大的摩擦阻力。加強芯細(xì)的光纜，當(dāng)纜管比值相差較大時，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。要實現(xiàn)這一點，氣吹性能測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)你的纜管樣本對氣吹長度進(jìn)行模擬計算。

波立門特標(biāo)準(zhǔn)的光纜測試場地 

滿足中石化要求的光纜測試場地

圖4 波立門特的光纜氣吹性能測試場地

光纜測試場地 

清洗和潤滑管道 

光纜的氣吹測試

具有自動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 中石化川氣東送項目的光纜氣吹性能測試現(xiàn)場

　　3、微纜對氣吹性能的影響分析

　　對于氣吹而言，我們要求纜在整個截面上保持一致，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)長度就越長。但是在實際施工中，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)濟角度考慮，管道的直徑越大，經(jīng)濟性就越差。對于光纜，我們建議管道內(nèi)徑是光纜外徑的2-2.3倍，對于微纜而言，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，就會產(chǎn)生較大的氣流阻力，如果突出物較大，就會卡在氣吹機的入口處或管道內(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，在氣吹時使用潤滑器或帶齒的驅(qū)動輪使微纜在氣吹時也能得到潤滑或提高空氣壓縮機的壓力，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個氣吹長度的模擬計算，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，軟件就會出現(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)徑的微管的氣吹長度模擬計算。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，氣吹長度增加了1.45倍。

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

　　3.2纜的單位重量對氣吹的影響

　　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重要指標(biāo)，如果微纜的硬度高，在管道的彎曲點會產(chǎn)生較高的摩擦力。如果微纜的硬度較低，在氣吹時就會彎曲，產(chǎn)生額外的摩擦力，同時氣吹機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，不同的硬度在摩擦系數(shù)為0.098時所得到的不同的氣吹長度。當(dāng)微纜的硬度降低到0.001時，如果不控制微纜的推力，微纜就有打扣的風(fēng)險。另外從圖8可見，微纜的硬度有1個區(qū)域范圍，在這個區(qū)域范圍內(nèi)的氣吹效果沒有顯著的區(qū)別。

圖8 微纜硬度和長度的關(guān)系（摩擦系數(shù)0.098）

　　從圖9是2個光纜廠家提供的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，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）在氣吹時速度十分不穩(wěn)定。當(dāng)光纜在低壓條件下氣吹時，速度呈下降趨勢，200米后，空氣壓縮機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光纜樣本的實際氣吹性能測試

　　3.4纜的內(nèi)在彎曲

　　氣吹時，我們要求微纜在松卷時呈直線狀態(tài)。但是我們在做微纜氣吹性能測試時，發(fā)現(xiàn)有許多微纜在松卷時，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，也會一直保持這種狀態(tài)，因此氣吹的效果便不會很好。目前我們測試的，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，盤裝微纜在運輸時應(yīng)該嚴(yán)禁平躺放置，平躺放置的微纜如果庫存較長的時間，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芯國產(chǎn)的全介質(zhì)微纜的直徑僅有5.8mm。可以想象，當(dāng)氣流流動的空間增大時，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)我們在減少微纜的外徑尺寸時，我們同時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的高壓，目前國內(nèi)氣吹微纜的空氣壓縮機的壓力一般在12-13bar，但是國外氣吹微纜的空氣壓縮機的壓力已經(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)徑對氣吹效果的影響如同微纜的外徑對氣吹效果的影響，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。對于內(nèi)徑3.5mm以上微管內(nèi)壁建議采用導(dǎo)氣槽，對于內(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，使氣流流動產(chǎn)生的拖曳力可以更好地作用在微纜上（見圖12氣吹性能測試和圖13不同微管內(nèi)徑的氣吹長度模擬計算）。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（見圖14各種用途的微管接頭）。但對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，微管的接頭將會很難裝卸，如果負(fù)公差太小，微管接頭的鎖緊力將會大大降低，微管可能在氣吹時脫開。

微管內(nèi)沒有氣流的流動 

微管內(nèi)有氣流的流動

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和沒有氣流流動的氣吹效果

微管內(nèi)徑8mm 

微管內(nèi)徑14mm

圖13 不同的微管內(nèi)徑對氣吹長度的影響

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)壁硅芯層的潤滑性能不好，目前國內(nèi)對管道摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是0.15，但是實際的摩擦系數(shù)一般大于0.15。國外對管道摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是小于等于0.1，目前我們所檢測到的最好的摩擦系數(shù)是0.065。數(shù)量級的差別，直接導(dǎo)致氣吹長度受到影響。

　　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，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，沒有安裝冷卻器，從空氣壓縮機內(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。同時高溫氣流在低溫的地下管道內(nèi)流動時也會產(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)對氣吹長度的影響

　　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。那么氣吹長度將會從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，氣吹長度的變化。從圖16中可見，摩擦系數(shù)對氣吹長度的影響是非常大的。因此在實際的氣吹過程中，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，并用潤滑劑潤滑管道；

　　3、使用波立門特公司的氣吹潤滑器，在氣吹的過程中潤滑微纜（見圖17）。

圖16摩擦系數(shù)和長度的關(guān)系

圖17 在不同的潤滑方式下的氣吹長度

　　4.3 管道敷設(shè)的波幅和波長（起伏幅度和起伏波長）

　　管道敷設(shè)的波幅和波長也是影響氣吹效果的1個重要指標(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，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，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，要注意控制微管氣吹機的推力，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，采用貫通測試是無法檢測的，最嚴(yán)重的螺旋圈可以使氣吹長度下降到幾十米內(nèi)。如果微管氣吹困難，那么在該段氣吹微纜時同樣會非常困難。

　　我們一般不贊成先將微管吹入硅芯管，然后卷曲上盤，最后運輸?shù)焦さ?，再松卷放出的做法。因為微管在氣吹過程中具有一定的螺旋圈，但截距較長。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/波長從50mm/6m改變到10mm/0.5m，氣吹長度會有什么變化？

圖19波幅和波長對氣吹長度的影響

　　比較圖6和圖19可以明顯的看出氣吹長度出現(xiàn)了明顯的變化，當(dāng)微管的波幅/波長是50mm/6m時，見圖6，氣吹長度是1246米，但是當(dāng)微管的波幅/波長變?yōu)?0mm/0.5m時，氣吹長度為204米，氣吹長度下降了86%。因此在實際施工中，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

　　對于空氣壓縮機，我們一般只關(guān)注2個指標(biāo)，1個是輸出壓力，另1個是輸出排量。在氣吹時，壓力和排量都必須達(dá)到管道的要求。不同直徑的管道，對排量的需求是不一樣的，如果空氣壓縮機的排量達(dá)不到管道的要求，即使該空氣壓縮機的壓力很高，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)計的要求。因此大排量的空氣壓縮機可以覆蓋小尺寸的管道，但是小排量的空氣壓縮機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，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，其空氣壓縮機的排量一般是1m3/min，壓力一般是12-15bar。如果不考慮經(jīng)濟效果和運輸情況，我們可以將大型空氣壓縮機用于微纜的氣吹，其結(jié)果無疑是大馬拉小車。大型空氣壓縮機和小型空氣壓縮機的功率和耗油量比見表3：

表3 大型空氣壓縮機和小型空氣壓縮機的比較

　　5.2氣吹機

　　波立門特的氣吹長度計算軟件適合波立門特的各種氣吹設(shè)備，由于光纜，微管束，微纜和光纖單元對推力的要求不同，因此僅從設(shè)備的推力上考慮，氣吹機又派生出了光纜氣吹機，微纜氣吹機和光纖單元氣吹機。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上發(fā)展出了多功能的氣吹機。如超級氣吹機（SUPERJET）可以氣吹光纜和微管束，微纜氣吹機（MICROJET PR-196）可以氣吹微纜和光纖單元。對于一些特殊的施工場景，如中石化長途干線，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（MINIJET），小型的掌上氣吹機（ULTIMAZ），自動化控制的伺服氣吹機（SERVOJET）。作為氣吹機的動力設(shè)計，有液壓驅(qū)動，氣動馬達(dá)驅(qū)動和電機驅(qū)動，客戶可以根據(jù)自己的使用環(huán)境來選擇氣吹機的動力。例如液壓和氣動馬達(dá)的氣吹機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的動力設(shè)計為電動馬達(dá)。因此波立門特帶有電動馬達(dá)的氣吹機主要用于FTTH，如伺服氣吹機（SERVOJET）和MICROJET EM-25。

在泥水里工作的光纜氣吹機 

在泥水里工作的微纜氣吹機

圖20 在有水的工作坑內(nèi)工作的氣吹機

　　對于中石化氣吹2-3根微管和1根微纜的長途干線，可以選擇迷你氣吹機（MINIJET）和通用氣吹機（COMJET），這種多功能的氣吹設(shè)備可以同時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臺氣吹設(shè)備是可以包羅萬象的。作為驅(qū)動部分，波立門特的氣吹機有帶齒的和不帶齒的驅(qū)動輪，皮帶驅(qū)動，鋁合金鏈條驅(qū)動和橡膠鏈條驅(qū)動。不同的驅(qū)動裝置具有不同的用途，帶齒的驅(qū)動輪具有很強的防滑能力，可以減小設(shè)備的體積，微纜可以在氣吹的過程中潤滑，可以用于施工條件比較苛刻的環(huán)境。橡膠驅(qū)動輪主要用于直徑小于3mm，外護(hù)套很薄的FU。皮帶驅(qū)動，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受力均勻（見表4）。作為氣吹機，其工作原理都是相同的，1個進(jìn)氣倉，引導(dǎo)來自空氣壓縮機的高壓空氣進(jìn)入管道；1個具有不同驅(qū)動配置的推纜機構(gòu)，將光纜，微管束，微纜和光纖單元推進(jìn)管道；1個氣吹速度和長度的測量裝置，使操作者可以隨時觀察氣吹長度和速度的變化。在實際的氣吹施工中，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個施工隊伍，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，我們要求對纜做沖擊測試，來設(shè)置氣吹機的最佳推力，并防止出現(xiàn)推力不足或推力過大的現(xiàn)象。

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

　　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)動機構(gòu)是否出現(xiàn)打滑，因為橡膠輪或橡膠皮帶在雨天施工或纜上有污漬或有水時就會造成皮帶或驅(qū)動輪對纜的摩擦力下降，纜在氣吹過程中就會出現(xiàn)打滑。

　　管道是否潤滑，管道是否做過貫通測試等等因素都會影響到氣吹距離。

　　因此我們在選擇設(shè)備時，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。對于多功能氣吹機而言，由于配件較多，因此在采購時，為了降低設(shè)備的初期投資，可以僅考慮購買能滿足當(dāng)前施工需求的配件，這樣1臺裸機加上少量的配件可以降低設(shè)備的初期投資成本。圖21例舉了目前在中國市場銷售的各種氣吹機。

表4 氣吹機驅(qū)動方式和驅(qū)動配置

圖21波立門特氣吹機的應(yīng)用范圍

　　6. 線路情況

　　施工前對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。只有對線路充分的了解，才能對氣吹點進(jìn)行正確地選擇。

　　6.1坡度對氣吹長度的影響

　　當(dāng)光纜在氣吹時處于上坡狀態(tài)，這使得在這段距離的敷纜過程相對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，那究竟長多少呢？為了確定這一距離，必須使用高度計來測量這個坡的高度。在知道坡長的距離和高度之后，就可以計算出將坡長換算成水平線路的長度。坡度越陡，換算成的水平距離就越長（關(guān)于山地氣吹的詳細(xì)資料請見《如何計算光纜在山區(qū)的氣吹長度》）。在計算有坡度的線路時，需要了解坡度的位置和坡度。上坡和下坡對光纜氣吹長度的影響見，圖22。

圖22 上坡和下坡對光纜氣吹長度的影響

　　6.2線路轉(zhuǎn)彎對氣吹長度的影響

　　對于線路的彎曲，我們需要了解的是彎曲點的位置和彎曲半徑，在波立門特的氣吹長度模擬計算軟件中，可以看出每個轉(zhuǎn)彎點的具體位置，距氣吹點的距離，在1個氣吹段長內(nèi)有多少個轉(zhuǎn)彎點，轉(zhuǎn)彎點的曲率半徑，對氣吹長度都會產(chǎn)生影響。轉(zhuǎn)彎點靠近氣吹點，或轉(zhuǎn)彎點遠(yuǎn)離氣吹點對氣吹長度也有影響，因此正確的氣吹點選擇是和對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)量和曲率半徑對氣吹長度的影響。因此，在實際的施工中，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)測試場地的最大曲率半徑。

表5 線路的彎曲數(shù)量和曲率半徑對氣吹長度的影響(%)

　　7. 溫度和濕度對氣吹效果的影響

　　7.1 溫度

　　當(dāng)環(huán)境溫度高于250C時，我們建議采用冷卻器，因為從空氣壓縮機內(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，高溫就會軟化管道的內(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，纜的推力也會隨之下降，同時氣吹距離也會隨之變短。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)的微纜氣吹性能測試場地，我們分別對96芯和144芯的微纜在2月和5月做了同樣的氣吹性能測試。從測試的過程中，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，同時通過沖擊測試，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，就會增加纜和管之間的摩擦阻力，因為水分子會增加摩擦系數(shù)。對于光纖單元來說，水分子還會產(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，這些水就會集中到管道的低洼之處，對流動的氣流產(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，會產(chǎn)生水滴。

　　如果環(huán)境濕度較大，從空氣壓縮機內(nèi)輸出的氣流也會攜帶大量的水分進(jìn)入管道。因此我們建議在空氣壓縮機后和氣吹機前加裝水分離器，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 軟件的模擬計算

　　為了檢驗實際的氣吹性能測試，我們用《JETPLANNER》氣吹長度計算軟件對144芯的氣吹數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬氣吹長度計算，計算結(jié)果和氣吹效果相差不大。實際微纜氣吹長度950米(見圖24左圖)，最終速度15m/min并保持了2分鐘?！禞ETPLANNER》根據(jù)實際氣吹的數(shù)據(jù)，對該次測試做了模擬氣吹長度計算，其結(jié)果是氣吹長度1079米(見圖24右圖）。如果我們預(yù)期的氣吹長度是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)是可以實現(xiàn)的。例如：

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

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

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

圖24 實際氣吹長度和軟件模擬計算氣吹長度的比較

圖25 摩擦系數(shù)0.07時的模擬氣吹長度

圖26 減少轉(zhuǎn)彎數(shù)量時的模擬氣吹長度

表7通過改變氣吹參數(shù)來改變氣吹長度

　　8. 結(jié)束語

　　目前氣吹微纜在中國還沒有規(guī)模化的使用，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)。