石油鹤管自动化改造案例｜易普森防爆伺服成套驱动方案赋能大型油库智能装车

摘要： 针对油库栈桥存量鹤管传统手动操作、液压驱动、异步电机 + 限位开关方案存在定位精度差、响应慢、渗漏风险高、运维繁重等痛点，某大型石油储运企业开展批量鹤管智能化升级，选用易普森 EXP 系列防爆伺服电机配套自研防爆驱动器成套方案，共计采购 200 余台，实现鹤管升降、回转动作闭环伺服控制。

本文介绍项目工况、系统方案、核心机型参数、控制架构与改造实施要点，对比传统驱动方案的差异，总结改造后在控制精度、本质安全、运维成本、数字化拓展方面的工程收益，为同类型石化栈桥鹤管自动化改造提供可参考的工程样板。 

关键词： 鹤管；防爆伺服电机；油库装车；自动化改造；防爆驱动系统

一、项目概况与改造需求

汽车装车鹤管是成品油、化工液体装卸栈桥的核心执行装备。国内大量在用鹤管长期采用人工手摇方式完成升降、换向调节，作业人员长期处于爆炸危险区域，作业强度高、对位一致性差。部分早期自动化改造方案采用液压驱动或普通异步电机搭配机械限位开关驱动：液压系统存在油液渗漏、管路复杂、定期换油维保工作量大、低温工况响应变差等问题；异步电机属于开环点位控制，依靠硬限位停机，控制分辨率低、启停冲击大，易造成鹤管旋转接头、密封件损坏，存在滴漏安全隐患。

随着危化品安全生产规范持续收紧、智慧油库、无人装车系统落地提速，库区对鹤管驱动单元提出防爆可靠、位置精准、柔性运动、总线接入、低维护的综合要求。本次改造客户为大型石油储运企业，对栈桥多组鹤管统一升级，一次性采购 200 余套易普森防爆伺服成套驱动系统，替换原有手动机构与老旧驱动单元，实现鹤管升降、回转换向自动化闭环控制。项目根据鹤管负载、悬臂长度、安装空间，差异化选用三款机型：EXP6004LTN11、EXP11015LTN11、EXP11018LTN11，配套易普森防爆驱动器组成一体化驱动单元。

二、驱动系统方案及核心产品参数

本项目采用易普森防爆伺服电机 + 防爆驱动器成套方案，区别于单一电机供货模式，整套系统统一完成防爆匹配、运动控制适配，可直接对接库区 PLC/DCS 控制系统，支持点位控制、速度模式、扭矩模式切换，兼容 EtherCAT、CANopen 工业总线，位置、速度、扭矩三环闭环控制。

2.1 三款主力机型技术参数

1. EXP6004LTN11（60 机座） 额定功率 0.4kW，额定转矩 1.27N・m，额定转速 3000r/min，供电 220VAC；防爆等级 Ex db IIC T4 Gb，粉尘防爆 Ex tb IIIC T130℃ Db，防护等级 IP65，F 级绝缘。低惯量本体，动态响应快，主要用于中小负载鹤管的换向微调机构。

2. 
   

3. EXP11015LTN11（110 机座） 额定功率 1.5kW，宽调速范围，内置编码器全闭环反馈；Ex db IIC T4 防爆认证，IP65 防尘防水。低速大扭矩输出特性优异，适配常规规格装卸鹤管升降主驱动，低速运行平稳柔和，罐口对接无冲击，保护密封副结构。

4. 
   

5. EXP11018LTN11（110 机座） 额定功率 1.8kW，重载扭矩版本，短时过载能力强，抗振性能优良，可承受频繁启停、变负载换向工况，适配大口径、长悬臂重型鹤管，重载栈桥装车场景。

全系列电机为永磁同步结构，具备 CNEX 防爆认证，适用于石化库区 1 区、2 区爆炸性气体危险场所；配套防爆驱动器同步满足危险区域使用要求，系统内置软限位、过载保护、故障报警、急停锁止安全逻辑，取消传统机械限位开关，依靠编码器位置反馈实现电子限位。

2.2 系统控制架构

• 控制对象：鹤管升降动作、水平回转换向动作

• 
  

• 操作模式：中控远程集中控制 + 现场本地操作双冗余

• 
  

• 控制逻辑：上位 PLC 下发目标位置指令，伺服驱动器接收总线指令，闭环调节电机输出，实现预设罐口位置一键自动对位；支持多组工位位置配方存储，切换车型、罐型快速调用

• 
  

• 安全联锁：与库区静电接地、防溢报警、急停信号联动，异常条件下禁止鹤管动作或紧急停机

三、现场改造实施要点

本次改造属于存量装备升级，保留鹤管主体机械臂、旋转接头、平衡机构，仅更换动力驱动单元，土建、管路改动量小，单台改造周期可控，适合批量栈桥同步改造。

1. 现场安装：伺服驱动单元集成化程度高，电机、驱动器成套防爆，布线简洁，减少现场防爆箱、转接模块数量；

2. 
   

3. 调试方式：上位程序内设置运动曲线，降低加减速冲击，避免鹤管悬臂抖动；标定各工位位置坐标，保存位置配方；

4. 
   

5. 风险验证：完成防爆回路绝缘测试、联锁测试、极限位置测试、连续循环耐久测试后投入试运行；

6. 
   

7. 兼容适配：不推（）翻现有装车控制系统，以增量改造方式接入，降低客户控制系统替换成本。

四、改造效果对比与工程效益

4.1 控制性能提升

对比异步电机 + 硬限位方案，伺服闭环定位可控，升降高度、回转角度连续可调，消除过冲、撞击问题，鹤管密封件损耗速率明显下降，油品溅漏风险得到抑制，装车作业一致性显著提升。

4.2 运维体系优化

对比液压驱动方案，彻（）底消除液压油泄漏、管路老化、油泵定期维保、油液更换等工作；伺服系统运动部件少，无介质损耗，备件品类精简，大幅降低库区仪表、机修班组长期运维工作量与物料成本，规避危化介质泄漏次生安全事故。

4.3 本质安全水平提升

整套驱动单元满足石化危险区域防爆规范，自动化远程操作减少操作人员在栈桥高危区域驻留时长，降低人员暴露风险，契合危化企业安全生产、减人增安的管理方向。

4.4 数字化扩展能力

标准化总线接口，可平滑对接无人装车系统、机器视觉自动对位、库区设备管理平台，具备数据采集、运行状态上传、故障上送能力，为后续智慧油库数字化底座预留扩展空间，不是单点设备替换，而是模块化智能化升级。

五、项目总结与行业推广价值

该项目一次性落地 200 余台 EXP 系列防爆伺服成套系统，是国内油库鹤管大批量伺服化改造的典型工程案例，验证了防爆伺服驱动方案在存量鹤管升级场景的可行性，逐步形成对传统液压、普通电动驱动方案的替代路线。

在石化储运栈桥场景，鹤管负载多变、启停频繁、安全要求严苛，单纯提供防爆伺服电机硬件难以适配工程落地需求。易普森作为防爆集成系统供应商，面向危化装备运动控制场景，提供防爆伺服电机 + 防爆驱动器 + 控制适配一体化驱动解决方案，覆盖装车鹤管、防爆 AGV、巡检机器人、化工特种执行机构等危险工况，可为炼化、油气储运、精细化工行业同类自动化升级项目提供成熟方案参考。

文末备注： 本文为工程应用案例，供石化自动化、储运装备行业技术人员交流参考。