气吹缆是否需要进行气吹性能测试

Posted 2021-04-28 Calate敷缆技术

众所周知，管道敷设是实现线缆气吹的第一步，但是我们并不能说有了高品质的管道产品就一定能获得长距离的气吹效果，因为气吹敷缆是一个系统工程，影响气吹效果的因素不仅仅是管道自身的产品质量，线缆的气吹特性、管道的敷设质量、施工现场的环境温度、使用的气吹设备和所了解的气吹技术都会对气吹效果产生影响，见表一。

表一：影响气吹长度的主要因素

表一中，“线缆的质量对气吹长度的影响”和“管道的质量对气吹长度的影响”，都是针对缆管产品的气吹性能而言。

作为硅芯管，它本身就是为了气吹而诞生的，至于能不能符合气吹要求，在国标中已经对其检验方法做了详细的说明，这里就不重复了。

关于表中的管道起伏幅度和起伏波长一般指当管道从旋转的盘上拉出时，由于管道在生产时存在的扭力，会使管道出现一定程度的螺旋圈。这种螺旋圈的幅度越小、波长越大，管道就越趋于直线。所以，当管道从盘上拉出后，应该在无应力的状态下放置一段时间，来消除管道上的内在应力。如果管道不是从旋转的盘上拉出，或者管道在车间上盘的时候，没有得到充分的冷却，管道的幅度就会很大、波长很短，这种管道的气吹效果就很差，如图一。

图一：没有从旋转盘上拉出的管道

对于光缆，尽管气吹光缆已经在中国发展了许多年，但是到目前为止，一直没有一个衡量线缆能否气吹的标准，那么什么样的光/微缆适合气吹呢？

 

根据我对线缆气吹性能的了解，我曾经说过，不是所有的缆都适合气吹，也不是所有的缆都有好的气吹效果。为了检验缆管的匹配性，以及线缆是否能达到理想的气吹效果，最简单和最直观的方法就是做气吹性能测试。为了实现这一目的，我们就需要有一个标准的气吹场地和一个标准的测试规范，只有在一个统一的标准下，大家测试出来的气吹长度，才具有比较性和参考性。

 

1.   微缆的气吹性能测试

 

1.1 中石化仪长线的微缆气吹性能测试

2004年，在江苏仪征—湖南长岭1000公里的长途干线工程中，中石化项目部接受了对微缆进行气吹性能测试的建议，这是中国第一条对微缆提出了气吹性能测试的长途干线。事实证明，通过了气吹性能测试的微缆对野外长距离的气吹提供了有力的保障。

图二：仪长线的微缆气吹性能测试场

图二是中国第一个微缆气吹性能测试场，每一圈有9个弯曲，有的弯曲等于90度、有的弯曲大于90度、也有的弯曲小于90度，设置这么多弯曲的目的是考虑到野外复杂的地形条件和微缆通过连续转弯点的能力。

 

仪长线是中国首条采用微技术的长途干线，对于国内大部分的光缆厂家而言，都是首次接触全介质微缆，有的光缆厂家甚至把微缆当成了尾缆。因此，在最初的气吹性能测试中，微缆的气吹长度根本达不到1000米的场地气吹性能测试的要求。后来，在厂家不间断地测试和改进中，才使微缆的气吹性能得到了很大的提高。

 

2005年初，中石化项目部为了检验这些通过场地气吹性能测试过的微缆在工地上的实际气吹效果，专门在仪长线的黄梅段，做了一个2000米的试验段。在一根已经埋入地下的40/33mm硅芯管内，气吹敷设了5根10/8mm的微管，然后要求在这5根微管中分别吹入1根不同厂家生产的12芯、直径4mm的全介质微缆。中石化项目部希望前来参加该项目投标的微缆，其气吹性能可以达到野外2000米的气吹长度。

 

最终的气吹结果表明，通过了1000米气吹性能场地测试的微缆全部达到了野外2000米的气吹长度要求。在后来的江苏仪征至安徽省界的微缆气吹施工中，微缆达到了单向2300米不间断地气吹长度。

图三：气吹5根10/8mm微管

图四：现场气吹微缆

1.2 华为新西兰项目的缆管匹配性能测试

2011年至2012年期间，在华为的新西兰项目中，为了找出微管和微缆的最佳匹配性，在确定了有良好气吹性能的微缆情况下，继续对不同芯数的微缆、不同厂家和不同直径的微管做了近80次的气吹性能测试，其目的就是想找出性价比高的产品。

 

气吹场地采用的是IEC标准，见图五和图六（在IEC的标准中，关于管道总长、毎圈微管长度、转弯半径和微管的排列都做了详细的描述），共有5家国内外管道厂的微管参加了这次缆管匹配性测试。对于不同芯数的微缆气吹性能测试，都会有一份【微缆气吹效果测试报告】，见表二。在该报告中，对气吹场地、环境、微缆直径、微管尺寸、气吹方法，以及气吹速度和气吹压力的变化都会有详细的说明。

图五：IEC标准中的集束管在测试场地上的排列

图六：IEC标准中微管在测试场地上的排列

表二：微缆气吹效果测试报告

2.   光缆的气吹性能测试

光缆的气吹性能测试场地可以选择IEC的集束管测试场地标准，也可以选择传统的8字测试场地和矩形测试场地。

图七：光缆的气吹性能测试场地

2007年，在中石化川气东送3000公里的国家大型长途干线项目中，中石化项目部要求其9家光缆供应商提供的光缆必须经过气吹性能测试，这是中国首个对光缆提出气吹性能测试要求的项目。

 

根据中石化项目部的要求，气吹光缆的测试长度必须达到1500米。因此，在气吹场地上，我们采用了一个传统的每圈50米，总长1000米的8字形场地加1个毎圈100米，总长500米的矩形场地设计，矩形圈主要测试光缆在低压条件下可以气吹的长度，8字圈主要测试光缆的硬度，即通过转弯点的能力。

 

如果从1995年中国首条气吹光缆的试验段算起，气吹光缆到现在已经有了25年的历史，许多人都认为只要是光缆都能满足气吹的要求。但是现实却是残酷的，在第一轮的气吹性能测试中，绝大部分光缆厂家提供的光缆都达不到1000米的气吹要求。

 

对于目前主要用于气吹的GYTA和GYTS而言，因为GYTA比GYTS轻，大部分人都认为GYTA应该比GYTS的气吹效果好。可是测试的结果却恰恰相反，每个厂家的GYTS都比GYTA的气吹效果好。这就说明，对于不同结构的缆和不同的缆管填充率，气吹性能都可能发生变化。也就是说，当管道的内径不变，线缆的外径、重量和硬度发生变化时，其气吹效果也会出现变化。

 

在第一轮的气吹性能测试中，我们发现一个问题，由于光缆没有一个统一的气吹指标，每个厂家的光缆硬度就出现了很大的差别，这一点从加强芯的直径便可以看出。有些光缆的加强芯直径是2.5mm，硬度很高；有些光缆的加强芯直径仅有1.1mm，硬度较低，这就导致了加强芯粗的光缆很难通过8字圈，光缆在转弯点产生了很大的摩擦力。加强芯细的光缆，容易产生弯曲，光缆在低压区的敷设距离变短。

 

为了统一标准，项目部对这次气吹效果最好的光缆进行了分析，并对光缆和加强芯的直径进行了规定，这样才使各个厂家的光缆达到了1500米的气吹性能测试要求。不过，当我们比较这9条光缆的气吹曲线时，不难发现有些光缆的气吹曲线，从头到尾的速度变化只有20%，而有些光缆的气吹曲线，从头到尾的速度变化相差了60%，这就说明每个厂家的光缆生产工艺还是有差异的。

图八：光缆的气吹性能测试

综上所述，线缆的气吹性能测试是正确选择气吹光缆或微缆的一个有效途径。目前，在我国的气吹项目中，光缆的直径越来越小，传统的硅芯管内径普遍都比光缆的外径大2-3倍，如果硅芯管内径和光缆外径的比值越大，硬度低的光缆就越难吹。而微管的内径和微缆的外径比值普遍小于2倍，最小的比值可以达到1.15，也就是说微缆和微管的填充比达到了85%。在填充比如此小的微管内气吹微缆，如果要达到最佳的气吹效果，气吹性能测试是最直接和最直观的方法。