光纖光纜技術(shù)之微管氣吹技術(shù)

1.微管

1.1微管的類(lèi)型

微管是氣吹系統的一個(gè)重要的組成部分，就象城市的道路，在微纜敷設前微管必須先敷設到目的地，并且要求一次性敷設到位。因為第1次敷設的微管和第2次敷設的微管有纏繞的可能，在一根保護管（保護管：保護管指對微管束起保護作用的管道，這種管道可以是氣吹用的硅芯管，牽引用的PVC管，市話(huà)管道用的子管，格柵管等敷設光纜用的管道）內的微管是不能分批敷設的，目前國內外的微管按結構區分大約有以下2種：

1.1.1集束管

集束管（見(jiàn)圖1）有點(diǎn)象我們市話(huà)管道上常用的蜂窩管，是由松散的微管單元組成的微管束和外護套兩部分在廠(chǎng)家組合而成，但是微管和微管之間，微管單元和外護套之間是不能粘連的，可以有相對的位移。集束管的優(yōu)點(diǎn)在于管道的密度高，可以在有效的空間內容納最多的微管。缺點(diǎn)是靈活性較差，管道的開(kāi)剖不方便（指厚壁的外護套），內層微管分歧困難，同時(shí)抗沖擊的能力也較差，由于微管單元是被保護管緊緊地包裹在一起，保護管的變形可以直接造成微管變形。集束管的排列方式和區分見(jiàn)圖2.


圖1 集束管

圖2 集束管的排列方式

目前，根據工程的用途不同，集束管分為直埋型，管道型，捆綁型，扁平型，架空型，阻燃型，防白蟻型和鎧裝型。從外形區分，集束管有圓形，多邊形，方形和扁平型。圓形的集束管多為厚壁外護套的集束管，多邊形的集束管一般是薄壁外護套的集束管，方形和扁平型的集束管有厚壁的也有薄壁的外護套，見(jiàn)圖3和圖4.

圖3 常見(jiàn)的集束管外形

直埋型集束管：直埋型集束管是由厚壁外護套加標準壁厚的微管單元或薄壁外護套加厚壁微管單元組成，為了解決厚壁外護套的集束管開(kāi)剖難的問(wèn)題和提高集束管的靈活性，厚壁外護套的集束管開(kāi)始向薄壁外護套的集束管轉變。直埋型集束管可以直接買(mǎi)入管道的溝槽內。

管道型集束管：管道型集束管是由薄壁的外護套和標準壁厚的微管單元組成，適合于樓宇內的敷設和在有保護管的管道內氣吹或牽引。

捆綁型微管束：捆綁型集束管是采用較細的尼龍繩通過(guò)捆綁的方式將微管單元組合在一起，可以用于牽引，氣吹和直埋敷設，采用何種敷設方式，取決于微管單元的壁厚和保護管的材料。這種外形的集束管可以最大限度地利用保護管和槽道的空間，組合的方式很靈活。在1根40/33mm的保護管內可以氣吹4組，每組6根4/3mm的微管單元。

扁平型集束管：扁平形集束管多用于城區內利用機械開(kāi)挖的標準槽道，這種槽道的寬度很窄，因此扁平的集束管就非常適合于這種槽道，同時(shí)在線(xiàn)路的水平轉彎點(diǎn)也沒(méi)有問(wèn)題。但是對于高低起伏的線(xiàn)路，這種集束管在方向變化點(diǎn)的敷設就比較困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一種可以卷曲成圓形的扁平集束管已經(jīng)問(wèn)世。

架空型集束管：架空型的集束管是一種8字結構的集束管，廠(chǎng)家將集束管和架空支撐的加強單元組合在一起，適用于接入和下戶(hù)。

阻燃型集束管：阻燃型的集束管主要由低鹵無(wú)煙的微管單元和外護套組成，用于樓宇內的直接敷設。

防白蟻集束管：防白蟻集束管的外護套是采用一種能增強管道的機械強度和提供化學(xué)保護的材料來(lái)防止白蟻的破壞。

鎧裝型集束管：鎧裝型集束管是在外護套內采用一層波紋鋼帶來(lái)保護微管束，可以有效地防止動(dòng)物的啃咬。

厚壁外護套加標準壁厚的微管單元組合成的直埋型集束管薄壁外護套加厚壁的微管單元組合成的直埋型集束管很薄的外護套加標準壁厚的微管單元組合成的管道型集束管沒(méi)有外護套，所有的標準壁厚的微管單元采用細繩捆綁而成

由薄壁外護套加厚壁微管單元組成的扁平形集束管由相同直徑的厚壁微管單元或不同直徑的厚壁微管單元組合而成的新型扁平集束管由薄壁微管單元，厚壁外護套加吊線(xiàn)組合成的8字架空集束管或下戶(hù)用的架空微管單元。


圖4 不同用途的集束管

1.1.2微管單元

微管單元是由HDPE材料加內壁的硅芯層組合而成的，一般而言，5mm以上的微管直徑的內壁都有導流槽，而5mm以下的微管直徑的內壁都沒(méi)有導流槽。目前，國際上的微管外徑一般從3mm到16mm.在1根微管內可以容納的光纖芯數從1芯到288芯甚至更高。光纖單元和微纜在氣吹時(shí)，硅芯層主要起減小纜管之間的摩擦系數的作用。氣吹完畢后，硅芯層仍然保持在微管的內壁上，有利于日后的維護和線(xiàn)纜的更換。微管單元有標準壁厚和加厚型微管，標準壁厚的微管可以用來(lái)牽引和氣吹，加厚型的微管單元可以用于直埋。氣吹的微管單元見(jiàn)圖5.

在1跟40/33mm的硅芯管內氣吹4組，每組6根，共24根4/3mm的捆綁式的集束管在1根40/33mm的硅芯管內氣吹5根10/8mm的微管單元。


圖5 氣吹微管

微管單元的優(yōu)勢有：

1.簡(jiǎn)單和靈活的敷設方式：

如果保護管是硅芯管，利用微管氣吹機（Superjet MD）可以根據保護管的內徑尺寸將一定數量的微管束按照模具的形狀一次性吹進(jìn)已經(jīng)敷設好的保護管內。如果保護管是其它管道，如PE子管，格柵管，PVC大管等管道，也可以采用牽引技術(shù)或水敷設技術(shù)將微管束敷設進(jìn)現有的管道。如果沒(méi)有空的保護管，微管的擴容技術(shù)也可以根據保護管的內徑以及保護管內已有光纜外徑的比值來(lái)考慮是否還可以氣吹，水敷設或牽引微管，以及可以氣吹或牽引多少根微管。不同的微管敷設方式見(jiàn)圖6.


圖6 不同的管道擴容方式

2.只要有空的保護管就可以對管道進(jìn)行升級和擴容；

氣吹微管束可以充分利用已有的管道資源進(jìn)行管道的擴容，特別是在老城區和管道資源缺乏的地方。只要有1根空的保護管就可以將管道擴容到3-5根甚至更多，擴容的容量取決于保護管的內徑和微管的外徑。保護管和氣吹微管單元的關(guān)系見(jiàn)1.3.

3.微管束的組合可以根據需求自行選擇；

氣吹和牽引時(shí)，我們可以客戶(hù)根據微纜芯數的要求，選擇不同直徑的微管單元。從上表所示，在1根40/33mm的保護管內，我們可以敷設5根10/8mm的微管；也可以敷設2根12/10mm和1根14/12mm的微管，但是這2組微管束的不同組合，卻可以對氣吹微纜的芯數產(chǎn)生很大的影響。5根10/8mm的微管組合最大可以容納480芯，但是2根12/10mm和1根14/12mm的微管組合最大可以容納720芯。

4.管道的升級可以和發(fā)展同步進(jìn)行；

由于微管系統具有很強的平行升級和縱向升級的能力，微管的直接頭和保護管的分歧接頭可以隨時(shí)隨地的安裝和連接，使微管可以快速地連接到網(wǎng)絡(luò )的任何位置。當微管敷設完畢之后，微纜可以根據市場(chǎng)的需求分批分階段地敷設到微管中，不需要預測未來(lái)的市場(chǎng)，不需要對有需求和沒(méi)需求的網(wǎng)絡(luò )都進(jìn)行覆蓋。

5.最小的擴容成本，最大限度的擴大管道的利用率；

隨著(zhù)管道的新建成本越來(lái)越高，許多地方的管道擴容已經(jīng)趨于不可能。那么利用微管的擴容技術(shù)，不僅可以快速地加大管道的利用率，同時(shí)也可以大大增加每根微管內的光纖芯數。例如：1根192芯的光纜直徑是14.5mm，通常是在1根40/33mm的硅芯管內僅氣吹1根光纜，而1根96芯的微纜，其典型的直徑是6.5mm，可以在1根40/33mm的硅芯管內敷設5根96芯的微纜，光纖芯數可以達到480芯，而且這480芯的微纜不需要一次敷設完畢，可以根據市場(chǎng)的需求分期敷設，節約了市場(chǎng)的初期投資成本。

6.對微纜提供更好的保護；

對于氣吹微管和微纜而言，微管和微纜在保護管內都是松弛的，沒(méi)有應力的產(chǎn)生。當保護管受到外界的拉伸力時(shí)，微管和微纜在保護管內的余長(cháng)可以自動(dòng)彌補保護管受拉伸出現的變形量。根據氣吹原理，微管束不能填充整個(gè)管道，因此微管和保護管之間需要有一定的空間，這種空間同時(shí)增強了微管的機械強度，保證了保護管的表面在發(fā)生輕度變形時(shí)，微管單元可以在變形的保護管內通過(guò)位移避免變形，不會(huì )直接造成微管的損壞。因為氣吹微管束在保護管內是松弛的，當保護管受到外界的沖擊和拉伸時(shí)，微管具有較高的緩沖能力。

7.最方便的網(wǎng)絡(luò )維護和最快捷的線(xiàn)纜更換。

微管系統中的微纜出現故障時(shí)，可以通過(guò)氣吹的方法將微纜在線(xiàn)路中的預留快速地氣吹到障礙點(diǎn)。只需要1個(gè)接頭盒就可以修復障礙點(diǎn)。而傳統的線(xiàn)路卻需要2個(gè)接頭盒和1段光纜，如果光纜沒(méi)有余線(xiàn)。當網(wǎng)絡(luò )中的微纜需要更換時(shí)，氣吹技術(shù)也可以快速地將舊的微纜吹出，新的微纜吹入。

1.2微管單元的氣吹指標及結構對氣吹的影響

根據微管氣吹體系的標準，對微管施工部分的技術(shù)要求如下：

1.2.1尺寸

微管必須是圓型的，尺寸如下：



對于氣吹微管束而言，微管的尺寸保持在上表的偏差范圍內是十分重要的，如果微管直徑的正偏差變大，在氣吹時(shí)，微管就很難通過(guò)或不能通過(guò)氣吹機的密封導向。一般而言，氣吹機密封導向的下偏差比微管的上偏差僅大0.2mm.由于密封導向采用的是迷宮式的密封原理，如果密封導向的上偏差加大，迷宮式密封的效果將下降或起不到密封的作用。另外，微管采用插拔式的連接方式，微管的外徑偏差加大也會(huì )使微管的連接和拆卸困難或者不能連接。如果微管外徑的負偏差變大，微管在通過(guò)密封導向時(shí)，密封導向的密封效果就會(huì )變差。同時(shí)，微管接頭對微管外徑的抓緊力也會(huì )下降，就會(huì )導致微纜在氣吹時(shí)，微管接頭會(huì )和微管在管內的高壓作用下脫開(kāi)，微纜會(huì )從接頭的脫開(kāi)點(diǎn)竄出造成微纜出現打折的風(fēng)險。如果微管不是圓的，就會(huì )在密封導向上產(chǎn)生很大的摩擦阻力，導致氣吹敷管的失敗。另外造成微管的接續困難和漏氣。

1.2.2色譜

微管根據IEC-304標準采用全色譜，10根微管束選用如下顏色：

對于氣吹微管束，色譜對微管的區分是十分重要的。因為微管在氣吹時(shí)，微管單元在管道內的排列是隨意的。如果不用色譜區分，就會(huì )增加較大的工作量來(lái)區分同樣色譜的微管單元。對于集束管而言，由于微管單元的排列是有規則的，因此集束管內的微管單元不需要考慮全色譜，只需要了解微管單元在集束管內的排列規則，集束管在敷設時(shí)需要通過(guò)色譜來(lái)辨別A，B端，氣吹微管單元不需要。

1.2.3標識

集束管和微管單元每隔1米都應該有一個(gè)可讀、可追朔的標碼，包括生產(chǎn)日期、商標和微管長(cháng)度。

微管的長(cháng)度尺碼是非常重要的。不管是氣吹、直埋還是牽引，記錄下每段微管的尺碼帶有利于微纜的配盤(pán)。


圖7 微管上的標識

1.2.4壓力

在20 C下，微管必須能承受12bar的壓力，持續時(shí)間為30分鐘。

目前，這個(gè)壓力指標在許多項目上已經(jīng)被提升到了15bar.因為微管能夠承受的壓強越大，微纜也就能敷設的越遠。因為在微管內高速流動(dòng)的高壓空氣將在微纜的表面形成一股推力，壓力越高，這個(gè)推力也就越大，越有助于氣吹長(cháng)度的增加。當用戶(hù)非常關(guān)注如何在微管有限的空間內最大限度的增加微纜的芯數，那么微纜的直徑和微管的內徑比就會(huì )突破80%的氣吹理論限制，氣吹效果就會(huì )下降許多，如果在同等的條件下，采用15bar的空氣壓力，氣吹效果將會(huì )在12bar壓力的氣吹效果上得到提升。

1.2.5摩擦系數

以圓鼓法測量時(shí)，微管的摩擦系數不能超過(guò)0.1.

摩擦系數對氣吹而言也是一個(gè)非常重要的氣吹指標，越低的摩擦系數，微管內壁和微纜外壁的摩擦力也就越小，那么在相同的氣流的推力作用下，氣吹的長(cháng)度也就越長(cháng)。對于圓鼓法而言，其摩擦力的測試是建立在牽引的理論基礎上，對氣吹而言不能反映出氣流在管道內流動(dòng)對摩擦力的影響，但是可以作為一種參考，用于比較不同廠(chǎng)家的微管在牽引模式下的摩擦系數高低。

1.2.6微管盤(pán)

微管可以采用紙制、木制或鐵制的圓盤(pán)包裝，但是目前國際上較為流行的是木制的圓盤(pán)包裝。微管的內端必須引出盤(pán)外，并加以防沖擊保護，以利于微管在氣吹時(shí)的管內充氣和補氣。

用紙板制造的管盤(pán)不易儲存，如果紙制管盤(pán)受潮和雨淋，管盤(pán)會(huì )立即損壞。同時(shí)，紙制管盤(pán)的軸孔如果不采用中心定位卡，軸孔會(huì )在管盤(pán)的旋轉過(guò)程中損壞，導致管盤(pán)不能旋轉。鐵制的管盤(pán)價(jià)格較高，同時(shí)會(huì )增加管盤(pán)的重量和運輸成本。木制管盤(pán)的強度高于紙制的管盤(pán)，但是在微管布放的過(guò)程中，建議采用中心定位卡，防止軸孔在管盤(pán)旋轉的過(guò)程中破裂。

帶中心定位卡的舉升架用中心定位卡固定管盤(pán)的軸孔。


圖8 敷設微管和微纜的專(zhuān)用舉升架