鹤管结构由哪些部分组成?旋转接头、平衡装置及连接组件详解配图

鹤管是石油、化工储运装卸中用来连接槽车和地面管线的设备,旧称鹤管,规范名称是流体装卸臂。它替代了老式软管,靠一组可以相对转动的刚性管段完成对位,所以结构上最核心的是旋转接头、管臂和平衡装置,再辅以支撑、接车和安全附件。下面按部件拆开讲。

一、整体构成:一根能转、能升降的刚性管路

鹤管的主体由固定机构、回转机构、操作机构和平衡机构以及油管组成。落到具体零件上,一般包括立柱(固定立管)、内臂、外臂、垂管或外伸臂、旋转接头、平衡器、接口法兰、接车接头,以及阀门、放空、静电接地等附件。

  • 立柱:连接栈台基础或管线,承担臂体展开时的翻转力矩,起支撑作用。
  • 内臂:靠近立柱的一段,可在水平面内回转,输送介质。
  • 外臂:鹤管的主体活动段,能在水平和垂直方向转动,用来调整与槽车的对接位置。
  • 垂管/外伸臂:伸入或接近罐车罐口的一段,把介质送入罐内;顶部装车多用插入式垂管,底部装车则通过软管或短管接干式接头。

二、旋转接头:决定灵活性和密封性的关键件

旋转接头又称回转器,是鹤管实现三维运动的核心部件。一台常规鹤管通常配4只或5只旋转接头,分别完成水平回转、上下俯仰和垂管摆动,使鹤管能够补偿槽车停靠位置的偏差。

在结构和材料上,旋转接头多用锻钢、不锈钢或合金钢制造,内部采用复列球轴承或双滚道支承结构,以承受轴向和径向的力矩负荷。密封件常用增强聚四氟乙烯(PTFE)材料,内嵌不锈钢弹性骨架,密封面经抛光处理,以适应原油、成品油、酸碱等多种介质。密封材质也会随介质调整,例如部分油品工况使用丁腈橡胶或氟橡胶密封。

旋转接头对加工和装配要求较高,密封面磨损、密封件老化或臂体长期受扭,都可能造成渗漏,因此需要定期检查密封面状态并按需注油维护。

三、平衡装置:让臂体停在任意位置

鹤管的外臂和垂管自重较大,如果没有平衡装置,操作人员要靠人力托举,既费力也不安全。平衡装置的作用就是平衡外臂、垂管及接头的重力矩,使鹤管在行程内实现随遇平衡,推到哪里就停在哪里,不会自动下坠或回弹。

常见的平衡形式包括:

  • 弹簧缸平衡:由缸筒、压缩弹簧、拉杆等组成,结构紧凑,在陆用装卸臂中应用普遍;
  • 配重平衡:通过配重块平衡臂体重力矩;
  • 扭簧、压簧、拉簧及丝杠平衡:多见于不同型号的装卸臂;
  • 气缸或液压平衡:用于大型或智能化装卸臂。

平衡力一般出厂预调,现场安装后还需根据实际接管应力微调,直到升降臂在正常角度范围内能停稳。

四、连接与接车组件:法兰、快速接头和干式阀

鹤管与外部系统的连接分两头。一头是入口接口法兰,与栈台地面管线相连,法兰压力等级需与装车系统匹配;另一头是接车端,根据装卸方式不同,采用法兰、快速接头或干式分离阀。

顶部装车的接车端通常是垂管加密封帽,密闭装车时密封帽贴紧罐口,配合气相管回收油气。底部装车则多配API干式快速接头,对接时两端阀门同步打开,分离时自动关闭断流,减少滴漏。是否配置气相管取决于介质挥发性和环保要求,易挥发、有毒介质一般需要气液双管结构。

此外,管路上还常设手动球阀或气动切断阀,用于控制装卸启停;部分场合加装紧急拉断阀,防止槽车意外移动拉坏鹤管。

五、材质、规格与执行标准

鹤管的管道材质根据介质特性选择,常见有碳钢(如20#无缝钢管)、不锈钢(304、316L)、铝合金、低温钢以及衬聚四氟乙烯管道。铝合金多用于垂管,以减轻重量、降低与罐车碰撞的风险;强腐蚀介质则倾向不锈钢或衬PTFE。

规格上,鹤管以公称直径表示,常见DN50、DN80、DN100等,装车流量和槽车接口决定选型。设计压力范围较宽,低压装卸与液化气等压力工况要求不同,适用温度可覆盖低温至高温介质,具体参数应以产品技术文件和工况核算为准。

标准方面,鹤管属于压力管道元件范畴,常引用HG/T21608标准,并按《压力管道监督检验规则》进行制造监检和定期耐压试验;工程设计还会参照GB 50074《石油库设计规范》。需要说明的是,不同来源对适用标准范围的表述不完全一致,实际执行应以设计文件和当地监管要求为准。

六、主要应用领域

鹤管主要用于石油、化工、仓储和码头等场景的液体装卸:

  • 石油产品:原油、汽油、煤油、柴油、石脑油、重油、渣油、沥青等;
  • 液化气体:液化石油气、液化天然气;
  • 化工介质:强酸、强碱及其他液态化工产品;
  • 其他液体:食用油、水、水煤浆等。

按装卸位置分为顶部装车和底部装车,按结构分为单管和双管(带气相管),按使用场景又有汽车鹤管、火车鹤管、船用装卸臂等类型。选型时需要综合考虑介质性质、流量、装卸方式、槽车接口形式和现场栈台条件,不能只按口径套用。