淺談埋地鋼質(zhì)輸油管道并行光纜檢測及誤差分析

周順滔

【摘 要】本文使用英國雷迪公司的RD8000作為檢測工具，對華南地區(qū)某埋地鋼質(zhì)管道的并行光纜進(jìn)行埋深及定位檢測，通過對比與管道的水平相對位置及埋深，檢測光纜施工誤差造成的光纜偏移與淺埋情況，根據(jù)直接開挖后實(shí)際偏移及淺埋數(shù)據(jù)，分析檢測不同埋深的光纜時(shí)存在的實(shí)際誤差。最后，根據(jù)誤差分析表格及變化曲線，可以使管道管理單位迅速定位光纜，并判斷光纜實(shí)際埋深，為光纜檢修及第三方施工管控帶來極大便利。

【關(guān)鍵詞】輸油管道；并行光纜；水平偏移；實(shí)際埋深；檢測埋深；誤差分析

前言

埋地鋼質(zhì)管道并行光纜多采用同溝方式，與管道一同敷設(shè)。但施工過程中，施工誤差或管理不到位等問題造成光纜與管道偏移或光纜埋深太淺，使管道管理單位在光纜檢修過程中難以對光纜迅速定位；同時(shí)，隨著城鎮(zhèn)化開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，管道附近動土作業(yè)頻繁，第三方違規(guī)施工、野蠻施工等隨時(shí)可能造成偏移光纜被挖傷、挖斷，甚至傷及管道本體。為提高并行光纜檢修效率，并在第三方施工對接過程中，對光纜位置及埋深進(jìn)行準(zhǔn)確交接，本文結(jié)合檢測與開挖后實(shí)際數(shù)據(jù)對比，初步得出不同埋深的光纜檢測時(shí)可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，形成了誤差變化曲線，希望給相關(guān)單位或工作人員提供一定的參考。

一、光纜檢測原理

檢測使用的RD8000（以下簡稱雷迪機(jī)）由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及配套部件組成。發(fā)射機(jī)可通過與光纜的加強(qiáng)芯或鎧裝層與大地相連，將特定頻率的信號耦合到光纜加強(qiáng)芯或鎧裝層中，并以發(fā)射機(jī)為信號源點(diǎn)，電信號在光纜中無方向進(jìn)行傳輸。檢測人員只需要使用接收機(jī)設(shè)置相同頻率接收輻射信號，即可對光纜進(jìn)行精準(zhǔn)定位；同時(shí)，接收機(jī)可以將水平天線和垂直天線所接收的信號進(jìn)行差分運(yùn)算，從而得出埋深數(shù)值。

二、操作方法

雷迪機(jī)發(fā)射機(jī)將信號輸送到光纜金屬件上，可采用直接與光纜金屬部件連接或使用信號夾鉗進(jìn)行信號耦合兩種方式，但耦合法必須保證良好的電磁環(huán)境。管道光纜輻射區(qū)域存在大量電氣化設(shè)施和其他鋼質(zhì)埋地管道并行，這些設(shè)施可能與被輸入信號的目標(biāo)管線能夠構(gòu)成一定距離的信號電流回路，從而導(dǎo)致管線儀探測不到目標(biāo)管線或產(chǎn)生較大測量誤差。在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)：發(fā)射機(jī)與光纜金屬部件直接連接或采用信號夾鉗，當(dāng)多條管線在同一管群中時(shí)，每一管線均能感應(yīng)到信號，無法區(qū)分目標(biāo)管線。

在采用直連法或者信號夾鉗耦合法探測管道光纜埋深時(shí)，接地點(diǎn)應(yīng)應(yīng)距離目標(biāo)管線約20M以上，并且最好與目標(biāo)管線可能的走向成直角，可有效避開發(fā)射機(jī)自身的電磁信號干擾。同時(shí)，應(yīng)禁止讓接地線跟水管或其它金屬管線接觸，以避免使其他金屬構(gòu)筑物也帶有發(fā)射機(jī)的信號，產(chǎn)生相互干擾。

1.低頻信號法檢測

高頻信號很容易感應(yīng)到相鄰管線中，因此，在保證能夠發(fā)出足夠追蹤信號的情況下，應(yīng)該使用最小的信號電平（當(dāng)有多根管線時(shí)，建議使用8 kHz或更低頻的信號進(jìn)行探測），這樣可以減少信號向相鄰管線感應(yīng)并節(jié)省電池。在開始探測時(shí)，應(yīng)把輸出功率調(diào)到最低，當(dāng)信號強(qiáng)度不夠時(shí)再根據(jù)實(shí)際情況將功率調(diào)高。

2.峰值法檢測

峰值法是利用兩個(gè)水平天線進(jìn)行信號處理，其精度和抗干擾能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于谷值法。峰值法定位直觀、快捷，但精度較差，主要用于快速追蹤管線和驗(yàn)證峰值法定位的準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)該采用峰值法進(jìn)行探測，采用谷值法驗(yàn)證峰值響應(yīng)或進(jìn)行管線的快速追蹤。

3.70%法檢測

目前，管線檢測可采用直讀法或70% 法進(jìn)行深度測量。直讀法簡單、快捷，但抗干擾能力較差。70%法的原理是利用幾個(gè)不同的點(diǎn)的讀數(shù)來進(jìn)行測量的.即當(dāng)接收機(jī)處于管線正上方時(shí)，將讀數(shù)調(diào)整到合適的值，然后使接收機(jī)垂直于地面，使其下端接近地面，左右移動接收機(jī)，直到顯示器讀數(shù)下降到位于管線正上方時(shí)的讀數(shù)（峰值）的70%。將這兩點(diǎn)做好標(biāo)記并測出它們之間的距離，這兩點(diǎn)之間的距離就等于管線的深度。這兩個(gè)點(diǎn)應(yīng)對稱分布在管線兩側(cè)。

三、檢測難點(diǎn)與疑難問題

1.埋深數(shù)值大幅度波動，無法準(zhǔn)確讀數(shù)時(shí)，可嘗試降低發(fā)射頻率，同時(shí)可先關(guān)閉測定管道位置的發(fā)射機(jī)，延長雷迪8100接地線（對于干燥的土壤需澆水降阻）后重新開機(jī)檢測，再通過調(diào)節(jié)雷迪機(jī)定位模式進(jìn)行檢測。

2.無法確定光纜位置。可嘗試調(diào)小雷迪機(jī)增益值值，垂直于管道左右平移接收機(jī)重新測量光纜位置。還可以根據(jù)接收機(jī)蜂鳴器音量大小判斷光纜大致位置，并通過電子羅盤重新判定光纜大致走向。

3.光纜定位困難時(shí)地下可能埋設(shè)有多條光纜或其他金屬構(gòu)筑物（此時(shí)接收機(jī)羅盤方向指針可能會左右晃動），可考慮使用直連法檢測光纜，以減小其他感應(yīng)物的干擾。

4.光纜接頭盒附近無法準(zhǔn)確測定位置及埋深。實(shí)際檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)接收機(jī)信號突增、突降或中斷，且無法準(zhǔn)確讀出光纜埋深，可推測該處有光纜接頭盒或存在其他干擾源。可采用開挖方式，驗(yàn)證是否存在接頭盒。如果發(fā)現(xiàn)有光纜接頭盒，要將發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)，跳離接頭盒后重新進(jìn)行接機(jī)。

5.檢測范圍問題。接收機(jī)距離發(fā)射機(jī)越遠(yuǎn)，檢測信號越弱，精度越低，檢測難度越大，建議在距離發(fā)射機(jī)約400M-500M范圍內(nèi)檢測。發(fā)射機(jī)距離發(fā)射機(jī)約20M時(shí)，設(shè)備存在相互干擾，在干擾區(qū)范圍內(nèi)難以準(zhǔn)確讀數(shù)，需避開干擾區(qū)檢測。

四、光纜檢測數(shù)據(jù)與實(shí)際的誤差

因發(fā)射機(jī)與光纜金屬部件直接連接需將檢測點(diǎn)進(jìn)行破土，并剝開光纜絕緣層，露出金屬部件，完成檢測后需重新對光纜進(jìn)行絕緣保護(hù)，反之，使用信號夾鉗破土后不需損傷光纜，直接使用信號夾鉗進(jìn)行信號耦合，完成檢測后可迅速恢復(fù)現(xiàn)場，所以本次檢測過程均采用耦合方式進(jìn)行檢測。

本次檢測管道長度為25KM，共檢測656個(gè)點(diǎn)，并采用人工開挖方式，對光纜相對于管道的偏移位置及實(shí)際埋深進(jìn)行驗(yàn)證。其中，有20個(gè)點(diǎn)因電氣化設(shè)施干擾、土壤電阻率等原因無法測出光纜埋深，636個(gè)點(diǎn)能準(zhǔn)確讀數(shù)。測出埋深不大于0.5M的光纜130處，不大于0.7M的光纜共264處，埋深不大于1M的光纜共340處，其中4處光纜埋深小于0.1M。

根據(jù)誤差數(shù)據(jù)分析，測量深度在0.6M范圍內(nèi)時(shí)檢測誤差較小，隨著埋深增加，誤差量隨之增大。

五、誤差原因分析

（1）電磁環(huán)境。管道光纜一般敷設(shè)在市內(nèi)或人口稠密的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。這些地區(qū)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜.如各種無線電發(fā)射設(shè)備的低次諧波、電力電纜的輻射等，這些都會嚴(yán)重影響探測的精度。

（2）信號耦合。市內(nèi)管道光纜沒有將金屬件引出.因此不利于發(fā)射信號的耦合。

（3）相鄰電纜線的干擾。管道光纜一般與多根市話電纜、光纜共用一個(gè)管群，發(fā)射機(jī)耦合的高頻信號很容易感應(yīng)到相鄰的管線中.并在傳輸巾向外輻射，岡此會嚴(yán)重影響探測的精度。

六、結(jié)語

通過對已開挖驗(yàn)證段埋深及誤差的分析，檢測誤差較小，準(zhǔn)確率基本滿足檢測要求，使用耦合法檢測光纜可行性較高。

總而言之，本次檢測及驗(yàn)證后對比的數(shù)據(jù)及誤差變化曲線可在實(shí)際檢測中，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，大致估算出光纜實(shí)際埋深，極大程度提高光纜定位效率，對于光纜檢修及第三方施工管控具有較大參考價(jià)值。

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（作者單位：中國石化銷售有限公司華南分公司）