葛洲坝水电站智能化改造
实现对百吨闸门的毫厘控制
葛洲坝水电站是世界上最大的径流式水电站，已经投入运行四十多年。以往，闸门的启闭，全靠人工操作大型门机完成。为加快数字化转型，葛洲坝水电站开启了智能门机的研制工作。那么，门机的智慧化升级过程中有哪些技术难点？将百吨闸门的自动控制精度达到毫厘之间，是如何实现的？
记者在葛洲坝二江电站机组进水口坝面看到，智能化改造的门机正在工作着，以往繁琐的人工操作，眼下升级为全自动的智能模式。
门机，又称门式起重机，它是关乎防洪度汛、能源保供以及电站安全运行的关键设备。它高约30米，两侧跨度达到15米。门机下方，用钢丝绳吊着一根抓梁，它就好比门机的一双手，之前驾驶员就是通过操控这台门机，在10米高空的驾驶室内完成闸门抓起和落下。
动作看起来简单，但要在全长近千米的坝面，精确找到对应的机组，并完成百吨闸门的起吊工作，驾驶员需要与3名地面辅助人员之间密切配合。
三峡集团长江电力葛洲坝电厂生产管理部工程师 张海龙：司机是在10米以上的高空当中，她对于闸门和门槽的位置是看不到的，所以她依赖于下面的指挥，和其他一些辅助人员来观看。
高空作业，惯性加上风力影响，控制抓梁的钢丝绳摇摆不止，给精准对位增加了难度。
在门机智能化改造的方案中，减少人工操作步骤，实现一键启闭，精准定位，是无人操控的第一步。经过反复研判和设计，研发团队通过加装200多个传感器和多套定位系统，在传统门机上融合了多种前沿科技手段。
葛洲坝智能门机研发项目团队高级工程师 高钰敏：融合了北斗定位、激光、UWB（无线载波通信技术），还包括直线编码、标签，也包括AI识别，应该这么多方案都用上了。相当于说我还是有套算法，去计算什么时候全速，什么时候慢速，什么时候要利用惯性自动停下来，停下来刚好是那个一毫米以内。
如今，有了这套“智慧大脑”，当操作人员轻点屏幕下发指令，门机就可以实现全自动化运行。显示屏上，门机的移动行程，抓梁起升的重量，都一目了然。操作人员从以前坐在10米高空手动操作，转变为在地面跟随设备移动观察。
三峡集团长江电力葛洲坝电厂机械水工维修部工程师 舒雨菡：从传统门机驾驶员，变成了执行过程中的监督者，这样可以让我从繁重的门机操作中解脱出来，结合我自己的专业能力将更多的工作重心放在创新研发上，用我们年轻人的力量来助力大国重器实现更多智慧转型。
三峡集团长江电力葛洲坝电厂副厂长 杨进：实现了远程操控功能，直接将操作人员赶往现场的时间降低为0，而且操作人员的数量从4人减到了1人，综合效率提升了500%。还依托物联网、大数据、人工智能等前沿科技，开展了数据的实时采集、分析监测，实现了门机全生命周期状态监测，构建了水电站金属结构设备智能互联系统。
三重保障
让门机抓梁水下作业更可靠
解决了精准对位，只是完成了第一步，水电站门机的一个显著特点就是很大一部分操作需要在水下完成。在本次改造中，研发团队给水下信号传输，上了三重保障，让门机抓梁水下作业更可靠。
穿销，这一看似简单的动作，却是确保闸门在提落过程中稳固不落的关键。它要求抓梁两侧的插销精准无误地插入闸门吊耳的孔内，以顺利完成提门、落门的动作。
随着科技的进步，引入了信号传输与辅助监控技术，极大地提升了水下穿销成功率，但信号传输的稳定性、画面显示的清晰度，都给水下作业的精准度带来影响。
智能改造的过程中，为了确保水下作业的准确性和稳定性，研发人员给水下信号传输上的第一道保险，就是提高设备等级，通过模拟深水环境，确保设备的抗压性和敏锐度。
葛洲坝智能门机研发项目团队高级工程师 刘艳：防水实验压力可以达到两兆帕，基本上相当于在水下200米的深度，那么能够在接受200米的深度工作，它在10米的深度工作是绝对没有问题的。
为进一步增强稳定性，水下设备不仅穿上了厚厚的不锈钢外衣，还另外加了一层保护罩。此外，研发人员还通过数字化传感设备，给水下信号的稳定传输多加了两重保障。
水下作业可感知 能为鱼儿“踩刹车”
工作人员告诉记者，在闸门启闭时，鱼类随着巨大水流进入闸道时有发生。葛洲坝下游区域，是长江江段目前唯一的中华鲟自然产卵区。智能设备的上线，对水生生物的保护，也多了一重保障。
业内专家认为，对于已建成的大坝来讲，实现智能改造是提质增效、推动持续安全运行的有效探索。
中国工程院院士、中国大坝协会副理事长 钮新强：已建大坝随着使用年限增加，它的安全性肯定是呈下降趋势。它比原来的传统的机制，或者传统的技术，要更安全，更可靠，更高效。
中国电建集团华东勘测设计研究院 高林钢：葛洲坝电站是一个比较早的电站，进行不断改造，实现了像无人驾驶、自动化这些功能，对于我国未来水电工程的发展还是具有一个里程碑意义的。
出台扶持政策
稳妥推进水电设备更新改造
为支持老水电站的设备更新改造，我国多部门协同发力，出台了一系列扶持政策，旨在降低企业改造成本，激发市场活力，推动水电行业向绿色、高效、智能化方向转型升级。
为进一步推动老旧水电站设备更新改造工作，中央财政将投入约80亿元，用于支持农村老旧水电站的增效扩容改造。这笔资金将带动地方政府和社会投资约140亿元，共同推动老旧水电站的设备更新和技术升级。同时，对于符合条件的老旧水电站设备更新改造项目，中央财政还将给予直接补贴，以进一步降低企业改造成本。
以设备更新推动传统产业升级
我国是制造业大国，2023年制造业增加值占GDP比重26.2%，占全球比重约30%。传统产业主要包括石化化工、钢铁、有色、建材、机械、轻工、纺织等，在制造业中占比超过80%。
工业和信息化部赛迪研究院规划研究所工业投资研究室主任 樊蒙：设备更新所涉及的先进设备更新、数字化转型、绿色装备推广、稳质安全水平提升等行动，将有效促进产业，尤其是传统产业的技术进步、工艺升级、数字转型、节能降耗、安全生产，推动产业高端化、智能化、绿色化转型，具有牵一发而动全身的带动效应。
目前我国大量企业设备更新周期较长，很多在役的设备还处于中低端，通过推动工业领域大规模设备更新，一方面有助于企业提高生产效率，提升产品质量。另一方面对于许多存在安全生产隐患的超期服役设备将从源头化解安全风险，提高企业稳质安全水平。
中国信通院两化所副所长 巩天啸：2023年全国工业领域设备投资的规模达到了4.4万亿元，占全社会设备投资的比重也超过了70%。推动工业领域设备更新实施方案提出，到2027年，工业领域设备投资的规模要较2023年增长25%以上。根据这一目标，未来三年工业领域设备更新投资将形成超过10万亿的需求空间。
来源：央视新闻
记者：王琰、朱江、张伟、郝毅杰
宜昌台
