淺談長輸管道附屬光纜施工質(zhì)量的控制

【摘 要】油氣長輸管道為了實(shí)現(xiàn)站場快速通訊與管道自動(dòng)化控制，通常在長輸管道安裝時(shí)同溝敷設(shè)光纜，使各站場的SCADA系統(tǒng)與調(diào)度控制中心間傳輸管道運(yùn)行參數(shù)，下達(dá)調(diào)控指令。因此長輸管道附屬光纜施工質(zhì)量直接關(guān)系到油氣長輸管道正常安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】光纜；光纖；熔接損耗；線路傳輸損耗

1. 光導(dǎo)纖維基本工作原理

光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖具有傳輸頻帶寬、通信容量大、損耗低、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為通信網(wǎng)絡(luò)中主要的傳輸媒介。它是用石英(SiO2)制成的橫截面很小(直徑0.125mm)的雙層同心圓柱體，里邊一層稱為纖芯，其折射率較大，外邊一層稱為包層，其折射率較小，光線以大于臨界角的入射角進(jìn)入纖芯，光線在纖芯與包層界面上發(fā)生全反射，因而光線信號(hào)能在纖芯中遠(yuǎn)距離傳輸。

2. 光導(dǎo)纖維在油氣長輸管道輸廣泛應(yīng)用

隨著國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對能源需求的快速增長，采用長輸管道輸送油氣資源，具有安全、快捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前長輸管道采用同溝敷設(shè)通訊光纜線路，作為管道運(yùn)行參數(shù)、調(diào)控指令的主要傳輸手段。利用傳輸平臺(tái)，把各站場的SCADA系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心，調(diào)度控制中心下達(dá)調(diào)控指令。光纜線路將SCADA控制系統(tǒng)組成一點(diǎn)對多點(diǎn)，在調(diào)度控制中心匯聚形成星形網(wǎng)絡(luò)。因此，通訊光纜線路成為長輸管道建設(shè)中重要的組成之一。

3. 光纜施工質(zhì)量對信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響

光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗，這種損耗主要來自三個(gè)方面：一是光纖自身的品質(zhì)；二是光纜敷設(shè)質(zhì)量；三是光纖接頭處的熔接質(zhì)量。

光纜一經(jīng)確定，其光纖自身的傳輸損耗也基本確定，如兩根光纖的模場直徑不一致、光纖芯徑失配、纖芯截面不圓、纖芯與包層同心度不佳等。模場直徑不一致是影響光纖傳輸損耗的重要因素之一。在可能的條件下，應(yīng)選用高品質(zhì)的光纜。

光纜施工質(zhì)量包括光纜敷設(shè)質(zhì)量和光纖接頭處的熔接質(zhì)量兩個(gè)方面。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對光纖傳輸損耗規(guī)定如下：每個(gè)熔接接頭損耗平均值應(yīng)小于0.04dB；光纜線路損耗平均不大于0.24dB／Km。

4. 光纜敷設(shè)質(zhì)量的控制

4.1 在同一線路上盡量采用同一批次的光纜。因同一批次的光纜的模場直徑基本相同。光纖在某點(diǎn)斷開后，兩端間的模場直徑可視為一致，因而在此點(diǎn)斷開熔接可使模場直徑對光纖熔接損耗的影響程度降到最低。

4.2 敷設(shè)光纜時(shí)須按A、B編號(hào)順序布放，即前盤光纜的B 端要和后一盤光纜的A 端相連，使熔接和傳輸損耗值降到最小。

4.3 敷設(shè)光纜應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行光纜施工技術(shù)規(guī)程，從而避免光纜施工中光纖受損傷而導(dǎo)致傳輸損耗值的增大、甚至斷芯：

（1）在光纜敷設(shè)施工中，嚴(yán)禁發(fā)生光纜打小圈、彎折、扭曲等現(xiàn)象；執(zhí)行“前走后跟，光纜上肩”的放纜方法，有效防止打背扣現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）對光纜施加的牽引力不宜超過光纜允許值的80％，瞬間最大牽引力不超過100％；牽引力應(yīng)加在光纜的加強(qiáng)件上，防止損傷光纜。因此，光纜熔接前應(yīng)截去承受牽引固定位置一段光纜。

（3）按規(guī)程規(guī)定的接續(xù)點(diǎn)布纜，嚴(yán)禁隨意增加接續(xù)點(diǎn)。

5. 光纖接頭熔接質(zhì)量的控制

光纖熔接就是用熔接機(jī)產(chǎn)生短暫的放電電孤，燒熔需連接的兩根光纖的端面使之連成一體，這種連接方法具有接頭性能穩(wěn)定、接頭體積小、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。光纖接續(xù)后光線傳輸?shù)浇宇^處會(huì)產(chǎn)生一定的損耗量，因而稱之為熔接損耗或接續(xù)損耗。由于光纖熔接損耗影響著光纖線路傳輸損耗的容限及光纖線路無中繼放大傳輸距離等，因此要求光纖接頭處的熔接損耗要盡可能地小。

光纖的接續(xù)直接關(guān)系到工程的質(zhì)量和壽命，保證光纖熔接質(zhì)量的措施：

5.1 對熔接人員技能水平的要求。

光纖接續(xù)人員必須經(jīng)過專業(yè)技能培訓(xùn)和專業(yè)技能考核，熟練掌握熔接技能、質(zhì)量識(shí)別和判斷能力。

5.2 熔接過程的控制。

接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格照按光纖熔接工藝規(guī)程進(jìn)行接續(xù)。

（1）光纖接續(xù)部位及接續(xù)工具必須保持清潔干燥。制備光纖斷面時(shí)必須先擦拭后切割，采用棉紗沾無水酒精擦拭；盡量不要用棉花和普通含水酒精，因?yàn)槊藁ㄖ械亩汤w維和酒精中的水分子，殘留在光纖斷面上會(huì)影響光纖熔接損耗值。

（2）選用精度高的光纖端面切割器來制備光纖端面。切割的光纖端面應(yīng)為平整的鏡面，無毛刺，無缺損；光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于1°；切割后光纖不得在多塵潮濕的環(huán)境中暴露時(shí)間過長；對OTDR 測試不到的熔接點(diǎn)（即OTDR 測試盲點(diǎn)）和光纖維護(hù)及搶修尤為重要。

（3）掌握正確的光纖端面制作要領(lǐng)。在制作光纖端面過程中，首先在剝出光纖涂覆層時(shí)，剝線鉗要與光纖軸線垂直，確保剝線鉗不刮傷光纖；在切割光纖時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)程來操作，使用端面切割刀要做到切割長度準(zhǔn)、動(dòng)作快、用力巧，確保光纖是被崩斷的，而不是壓斷的；在取光纖的時(shí)候，要確保光纖不碰到任何物體，避免端面碰傷，這樣做出來的端面才是平滑的、合格的。

（4）光纖放入熔接機(jī)V型槽時(shí)，要特別注意控制兩根光纖纖芯不發(fā)生徑向偏移和軸向傾斜。

（5）按照工藝規(guī)程參數(shù)進(jìn)行熔接。在顯示屏上監(jiān)視熔接過程，觀察接頭是否有氣泡、缺口、折彎、徑向偏移等缺陷，如有缺陷需重新熔接。

（6）一個(gè)操作者熔接合格后，另一測試人員在光纖端頭用OTDR 測試熔接點(diǎn)的熔接損耗值，不符合要求的應(yīng)重新熔接。反復(fù)熔接次數(shù)以3～4 次為宜。多根光纖熔接損耗都較大時(shí)，可剪除一段光纜重新開纜熔接。由于光纖模場直徑的不同，如在同一處各個(gè)接頭的熔接損耗相差較大時(shí)，必須對光纖線路上每個(gè)接頭的熔接損耗值進(jìn)行具體分析以確定該接頭是否需要重新熔接。

（7）封裝、裝盒應(yīng)注意光纜進(jìn)入接頭盒的一端或兩端必須固定牢靠。以免掛放或埋設(shè)接頭盒時(shí)因光纜扭轉(zhuǎn)而導(dǎo)致接頭盒內(nèi)光纖接頭位置錯(cuò)動(dòng)使接頭處的損耗測量值增大。

5.3 設(shè)備、儀器和工具的控制。

正確選擇和使用熔接機(jī)是降低光纖接續(xù)損耗的重要措施之一。要選用適合在野外作業(yè)的熔接機(jī)進(jìn)行光纖熔接。在施工之前要進(jìn)行校準(zhǔn)、試熔接、檢驗(yàn)，符合質(zhì)量要求后，才能用于現(xiàn)場施工。

在使用中和使用后及時(shí)去除熔接機(jī)上的灰塵，特別是清除夾具、各鏡面和V 型槽內(nèi)的粉塵和光纖碎末。熔接機(jī)使用完畢后須除去機(jī)器上的灰塵，在潮濕環(huán)境中使用還須對其做防潮處理。使用時(shí)間較長的熔接機(jī)電極上面會(huì)有一層灰垢導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增大，此時(shí)可拆下電極用酒精棉輕輕擦拭后再裝到熔接機(jī)上并放電清洗一次，若多次清洗后放電電流仍偏大則須重新更換電極。

5.4 熔接工藝參數(shù)控制。

根據(jù)光纖類型設(shè)置熔接參數(shù)。如預(yù)放電電流、時(shí)間及主放電電流、時(shí)間等。每次使用前應(yīng)使熔接機(jī)在熔接環(huán)境中放置至少15min，特別是放置在與工作環(huán)境條件差別較大的地方（如冬天的室內(nèi)與室外），根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣壓、溫度、濕度等情況，重新設(shè)置熔接參數(shù)。

5.5 光纜熔接施工環(huán)境控制。

長輸管道光纜施工都是在野外進(jìn)行，而使用的是精準(zhǔn)度很高的設(shè)備儀器，它們對工作環(huán)境（如溫度、濕度、灰塵等）要求很高。必須采取有效的防護(hù)措施，保證設(shè)備儀器正常運(yùn)行，才能保證熔接質(zhì)量及熔接損耗值測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

通常在工程車或小型帳篷內(nèi)進(jìn)行光纖熔接和測試。當(dāng)濕度較大時(shí)，在工程車或小型帳篷內(nèi)設(shè)置熱吹風(fēng)機(jī)或電加熱器，降低局部環(huán)境的濕度。因?yàn)樵诜浅３睗裉鞖膺M(jìn)行光纜熔接，熔接損耗值增大3～4倍。

6. 結(jié)束語

長期以來，人們一直把光纜接續(xù)看作光纖施工領(lǐng)域中的“黑色藝術(shù)”，對光纜施工人員技能要求和設(shè)備要求都較高。要提高光纖線路信號(hào)的傳輸質(zhì)量就必須降低傳輸損耗，光纖接頭的熔接損耗影響著光纖線路的傳輸損耗。通過對影響光纖傳輸損耗的各種因素采取有效措施，就能最大限度地降低光纖傳輸損耗，保證和提高光纖線路信號(hào)傳輸質(zhì)量，從而保證長輸管道正常安全運(yùn)行。