浅谈长输管道附属光缆施工质量的控制

【摘要】油气长输管道为了实现站场快速通讯与管道自动化控制，通常在长输管道安装时同沟敷设光缆，使各站场的SCADA系统与调度控制中心间传输管道运行参数，下达调控指令。因此长输管道附属光缆施工质量直接关系到油气长输管道正常安全运行。

【关键词】光缆；光纤；熔接损耗；线路传输损耗

【Abstract】Oil and gas pipelines in order to achieve the Station rapid communications and pipeline automation control the laying of fiber optic cable， usually in long-distance pipeline installation in the same ditch， so that stations SCADA system and dispatch control center transmission pipeline operating parameters， issued a regulation instruction. Therefore， long-distance pipeline subsidiary of cable construction quality is directly related to oil and gas long-distance pipeline safe operation.

【Key words】Fiber optic cable；Fiber；Splice loss；Line transmission loss

1. 光导纤维基本工作原理

光纤是光导纤维的简称。光纤具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点，已经成为通信网络中主要的传输媒介。它是用石英（SiO2）制成的横截面很小（直径0.125mm）的双层同心圆柱体，里边一层称为纤芯，其折射率较大，外边一层称为包层，其折射率较小，光线以大于临界角的入射角进入纤芯，光线在纤芯与包层界面上▼发生全反射，因而光线信号能在纤芯中远距离传输。

2. 光导纤维在油气长输管道输广泛应用

随着国民€经济高速发展对能源需求的快速增长，采用长输管道输送油气资源，具有安全、快捷、成本低等优点。目前长输管道采用同沟敷设通讯光缆线路，作为管道运行参数、调控指令的主要传输手段。利用传输平台，把各站场的SCADA系统运行参数传输到调度控制中心，调度控制中心下达调控指令。光缆线路将SCADA控制系统组成一点对多点，在调度控制中心汇聚形成星形网络。因此，通讯光缆线路成为长输管道建设中重要的组成之一。

3. 光缆施工质量对信号传输质量的影响

光信号在光纤中传输时会产生损耗，这种损耗主要来自三个方面：一是光纤自身的品质；二是光缆敷设质量；三是光纤接头处的熔接质量。

光缆一经确定，其光纤自身的传输损耗也基本确定，如两根光纤的模场直径不一致、光纤芯径失配、纤芯截面不圆、纤芯与包层同心度不佳等。模场直径不一致是影响光纤传输损耗的重要因素之一。在可能的条件下，应选用高品质的光缆。

光缆施工质量包括光缆敷设质量和光纤接头处的熔接质量两个方面。

相关标准对光纤传输损耗规定如下：每个熔接接头损耗平均值应小于0.04dB；光缆线路损耗平均不大于0.24dB/Km。

4. 光缆敷设质量的控制

4.1在同一线路上尽量采用同一批次的光缆。因同一批次的光缆的模场直径基本相同。光纤在某点断开后，两端间的模场直径可视为一致，因而在此点断开熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响程度降到最低。

4.2敷设光缆时须按A、B编号顺序布放，即前盘光缆的B 端要和后一盘光缆的A 端相连，使熔接和传输损耗值降到最小。

4.3敷设光缆应严格执行光缆施工技术规程，从而避免光缆施工中光纤受损伤而导致传输损耗值的增大、甚至断芯：

（1）在光缆敷设施工中，严禁发生光缆打小圈、弯折、扭曲等现象；执行“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，有效防止打背扣现象的发生。

（2）对光缆施加的牵引力不宜超过光缆允许值的80%，瞬间最大牵引力不超过100%；牵引力应加在光缆的加强件上，防止损伤光缆。因此，光缆熔接前应截去承受牵引固定位置一段光缆。

（3）按规程规定的接续点布缆，严禁随意增加接续点。

5. 光纤接头熔接质量的控制

光纤熔接就是用熔接机产生短暂的放电电孤，烧熔需连接的两根光纤的端面使之连成一体，这种连接方法具有接头性能稳定、接头体积小、机械强度高等优点。光纤接续后光线传输到接头处会产生一定的损耗量，因而称之为熔接损耗或接续损耗。由于光纤熔接损耗影响着光纤线路传输损耗的容限及光纤线路无中继放大传输距离等，因此要求光纤接头处的熔接损耗要尽可能地小。

光纤的接续直接关系到工程的质量和寿命，保证光纤熔接质量的措施：

5.1对熔接人员技能水平的要求。

光纤接续人员必须经过专业技能培训和专业技能考核，熟练掌握熔接技能、质量识别和判断能力。

5.2熔接过程的控制。

接续人员应严格照按光纤熔接工艺规程进行接续。

（1）光纤接续部位及接续工具必须保持清洁干燥。制备光纤断面时必须先擦拭后切割，采用棉纱沾无水酒精擦拭；尽量不要用棉花和普通含水酒精，因为棉花中的短纤维和酒精中的水分子，残留在光纤断面上会影响光纤熔接损耗值。

（2）选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面。切割的光纤端面应为平整的镜面，无毛刺，无缺损；光纤端面的轴线倾角应♂小于1°；切割后光纤不得在多尘潮湿的环境中暴露时间过长；对OTDR 测试不到的熔接点（即OTDR 测试盲点）和光纤维护及抢修尤为重要。

（3）掌握正确的光纤端面制作要领。在制作光纤端面过程中，首先在剥出光纤涂覆层时，剥线钳要与光纤轴线垂直，确保剥线钳不刮伤光纤；在切割光纤时，要严格按照规程来操作，使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧，确保光纤是被崩断的，而不❤是压断的；在取光纤的时候，要确保光纤不碰到任何物体，避免端面碰伤，这样做出来的端面才是平滑的、合格的。

（4）光纤放入熔接机V型槽时，要特别注意控制两根光纤纤芯不发生径向偏移和轴向倾斜。

（5）按照工艺规程参数进行熔接。在显示屏上监视熔接过程，观察接头是否有气泡、缺口、折弯、径向偏移等缺陷，如有缺陷需重新熔接。

（6）一个操作者熔接合格后，另一测试人员在光纤端头用OTDR 测试熔接点的熔接损耗值，不符合要求的应重新熔接。反复熔接次数以3～4 次为宜。多根光纤熔接损耗都较大时，可剪除一段光缆重新开缆熔接。由于光纤模场直径的不同，如在同一处各个接头的熔接损耗相差较大时，必须对光纤线路上每个接头的熔接损耗值进行具体分析以确定该接头是✿否需要重新熔接。

（7）封装、装盒应注意光缆进入接头盒的一端或两端必须固定牢靠。以免挂放或埋设接头盒时因光缆扭转而导致接头盒内光纤接头位置错动使接头处的损耗测量值增大。

5.3设备、仪器和工具的控制。

正确选择和使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要措施之一。要选用适合在野外作业的熔接机进行光纤熔接。在施工之前要进行校准、试熔接、检验，符合质量要求后，才能用于现场施工。

在使用中和使用后及时去除熔接机上的灰尘，特别是清除夹具、各镜面和V 型槽内的粉尘和光纤碎末。熔接机使用完毕后须除去机器上的灰尘，在潮湿环境中使用还须对其做防潮处理。使用时间较长的熔接机电极上面会有一层灰垢导致放电电流偏大而使熔接损耗值增大，此时可拆下电极用酒精棉轻轻擦拭后再装到熔接机上并放电清洗一次，若多次清洗后放电电流仍偏大则须重新更换电极。

5.4熔接工艺参数控制。

根据光纤类型设置熔接参数。如预放电电流、时间及主放电电流、时间等。每次使用前应使熔接机在熔接环境中放置至少15 min，特别是放置在与工作环境条件差别较大的地方（如冬天的室内与室外），根据当时的气压、温度、湿度等情况，重新设置熔接参数。

5.5光缆熔接施工环境控制。

长输管道光缆施工都是在野外进行，而使用的是精准度很高的设备仪器，它们对工作环境（如温度、湿度、灰尘等）要求很高。必须采取有效的防护措施，保证设备仪器正常运行，才能保证熔接质量及熔接损耗值测试数据的准确性。

通常在工程车或小型帐篷内进行光纤熔接和测试。当湿度较大时，在工程车或小型帐篷内设置热吹风机或电加热器，降低局部环境的湿度。因为在非常潮湿天气进行光缆熔接，熔接损耗值增大3～4倍。

6. 结束语

长期以来，人们一直把光缆接续看作光纤施工领域中的“黑色艺术”，对光缆施工人员技能要求和设备要求都较高。要提高光纤线路信号的传输质量就必须降低传输损耗，光纤接头的熔接损耗影响着光纤线路的传输损耗。通过对影响光纤传输损耗的各种因素采取有效措施，就能最大限度地降低光纤传输损耗，保证和提高光纤线路信号传输质量，从而保证长输管道正常安全运行。