某油氣儲運站庫主要通過鐵路槽車完成凝析油等輕質油品的充裝外銷任務，建有96套裝車鶴位，采用自動定位桁架鶴管系統(tǒng)，經(jīng)過棧橋實際裝車應用，自動定位桁架鶴管系統(tǒng)內部伸縮管在升降過程中頻繁出現(xiàn)卡阻、鋼絲繩斷裂等問題，故障率較高，影響輕質油裝車作業(yè)效率及安全。

凝析油火車罐車自動定位桁架鶴管系統(tǒng)主要由可編程邏輯控制器（PLC）控制器、氣相曲臂、液相曲臂、桁架軌道、電機、桁架小車、激光對位傳感器、伸縮管（5節(jié)）、集氣帽、液位及靜電檢測報警器等構成[3]。

原理：自動定位桁架鶴管（見圖1）系統(tǒng)在火車軌道中心的正上方設置桁架軌道，安裝移動小車及鶴管，以電機為動力源驅動小車及鶴管沿軌道水平來回移動，利用激光檢測對火車罐車罐體表面進行非接觸式測量，經(jīng)過PLC控制器的精準計算，引導鶴管自動運行對位到罐口中心，進而實現(xiàn)鶴管與罐車的自動對位。在準確找到罐口后，通過電機帶動鋼絲繩牽引鶴管內部伸縮管下降至罐車底部，密封帽隨伸縮管下降至罐口并壓實，啟泵后聯(lián)鎖控制電動閥開閥進油充裝，到充裝量聯(lián)鎖關閉電動閥并牽引伸縮管上升至罐口，控油后完全回位完成充裝操作。

自動定位桁架鶴管內五節(jié)伸縮管在對位完畢下降時，頻繁出現(xiàn)卡阻，導致伸縮管無法完全延展至罐車底部，不能實現(xiàn)液下裝車，靜電荷聚集影響裝車安全及效率。

牽引伸縮管的鋼絲繩在最底部U型夾處頻繁斷裂，伸縮管瞬間跌落至罐車內，若此時火車正在拉重推空或鶴管下部有人，存在較大安全隱患。

據(jù)統(tǒng)計，2013年至2018年累計出現(xiàn)12次鶴管伸縮管升降卡阻、6次鋼絲繩斷裂問題。見表1。

鶴管伸縮節(jié)設計、制造缺陷。鶴管內伸縮節(jié)壁厚約2mm,5節(jié)伸縮節(jié)完全展開下到罐車底部總長度約5.2m，在進油時受沖擊力，伸縮管間產(chǎn)生晃動，導致伸縮管內外壁磨損、輕微變形（經(jīng)游標卡尺測量，第四節(jié)外壁圓直徑有約3mm的誤差），長此以往變形必將超過伸縮管之間的允許間隙，出現(xiàn)頻繁卡阻。

鶴管安裝缺陷。鶴管安裝時未精確測量垂直度，經(jīng)實際測量，17#、18#、21#、22#、23#鶴管最外層保護管不垂直，約偏差5mm，導致鶴管內各個伸縮節(jié)長期受力、變形。

鋼絲繩超負荷受力。在伸縮管升降頻繁卡阻的影響下，鋼絲繩超負荷受力，且固定鋼絲繩底部的U型夾安裝不符合規(guī)范，存在交替布置、數(shù)量不足3個、夾間距離不足問題，導致鋼絲繩產(chǎn)生變形，降低鋼絲繩承重等級，長期超負荷受力斷裂。

伸縮管變形卡阻、鋼絲繩斷裂等故障問題直接影響裝車安全及效率。為解決該問題，經(jīng)過現(xiàn)場改進并安裝運行，取得了很好的效果。

更改內伸縮套管壁厚。開模具定制了伸縮垂管，將內部4節(jié)伸縮套管壁厚由原先的2mm全部改為3mm，增加強度，垂管長2000mm，同軸度≤0.3mm，防止在使用過程中出現(xiàn)失圓和消除卡阻。針對安裝密封帽的最外層伸縮套管采用碳鋼材質，加工后鍍鉻，壁厚由2mm調整為4.5mm，更改后其強度，圓柱度，表面光潔度都有顯著改善。

安裝過程中嚴格控制鶴管垂直度。對鶴管三通連接管加工工藝進行改進，對該部件法蘭、氣相彎頭的焊接采用工裝控制其精度，中間液相連接管與垂管連接接口的螺紋改為焊后加工，提高該接口與法蘭的垂直度、與外固定管的同軸度精度，在安裝時嚴格控制影響鶴管垂直度的小車桁架軌道水平度，確保在設計誤差允許范圍內，避免垂管在升降過程中出現(xiàn)由于傾斜導致的卡阻現(xiàn)象。

更改鋼絲繩的裝卡方式，將原有的鋼絲繩卡卡緊方式改為楔形接頭+鋼絲繩卡緊方式，增大鋼絲繩卡緊的受力面積。固定鋼絲繩底部的鉛垂，防止其與鋼絲繩發(fā)生相對轉動，消除應力集中現(xiàn)象，避免環(huán)鉛錘切鋼絲繩。

通過改造，自動定位桁架鶴管系統(tǒng)伸縮管變形卡阻、鋼絲繩斷裂等故障問題得到解決，鶴管自動對位后可自動升降內伸縮管至罐底，不受鐵路罐車人孔蓋打開仰角及開蓋方向的限制，密封帽可完全壓實在罐口，進而實現(xiàn)完全密閉及液下裝車，排除油氣揮發(fā)對操作人員健康的損害，解決靜電荷聚集問題，有效提升設備設施本質安全。