工業(yè)大塊頭設(shè)備如何更新？看40多歲機組的“智慧升級”

實施新一輪設(shè)備更新與消費品以舊換新，是我國激發(fā)消費活力、推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵舉措。那么，工業(yè)領(lǐng)域這些大塊頭的裝備、設(shè)備到底要怎么更新？在實施過程中，又會遇到哪些問題？

葛洲壩水電站智能化改造

實現(xiàn)對百噸閘門的毫厘控制

葛洲壩水電站是世界上最大的徑流式水電站，已經(jīng)投入運行四十多年。以往，閘門的啟閉，全靠人工操作大型門機完成。為加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，葛洲壩水電站開啟了智能門機的研制工作。那么，門機的智慧化升級過程中有哪些技術(shù)難點？將百噸閘門的自動控制精度達到毫厘之間，是如何實現(xiàn)的？

記者在葛洲壩二江電站機組進水口壩面看到，智能化改造的門機正在工作著，以往煩瑣的人工操作，眼下升級為全自動的智能模式。

門機，又稱門式起重機，它是關(guān)乎防洪度汛、能源保供以及電站安全運行的關(guān)鍵設(shè)備。它高約30米，兩側(cè)跨度達到15米。門機下方，用鋼絲繩吊著一根抓梁，它就好比門機的一雙手，之前駕駛員就是通過操控這臺門機，在10米高空的駕駛室內(nèi)完成閘門抓起和落下。

動作看起來簡單，但要在全長近千米的壩面，精確找到對應(yīng)的機組，并完成百噸閘門的起吊工作，駕駛員需要與3名地面輔助人員之間密切配合。

三峽集團長江電力葛洲壩電廠生產(chǎn)管理部工程師 張海龍：司機是在10米以上的高空當中，她對于閘門和門槽的位置是看不到的，所以她依賴于下面的指揮，和其他一些輔助人員來觀看。

高空作業(yè)，慣性加上風力影響，控制抓梁的鋼絲繩搖擺不止，給精準對位增加了難度。

在門機智能化改造的方案中，減少人工操作步驟，實現(xiàn)一鍵啟閉，精準定位，是無人操控的第一步。經(jīng)過反復研判和設(shè)計，研發(fā)團隊通過加裝200多個傳感器和多套定位系統(tǒng)，在傳統(tǒng)門機上融合了多種前沿科技手段。

葛洲壩智能門機研發(fā)項目團隊高級工程師 高鈺敏：融合了北斗定位、激光、UWB（無線載波通信技術(shù)），還包括直線編碼、標簽，也包括AI識別，應(yīng)該這么多方案都用上了。相當于說我還是有套算法，去計算什么時候全速，什么時候慢速，什么時候要利用慣性自動停下來，停下來剛好是那個一毫米以內(nèi)。

如今，有了這套“智慧大腦”，當操作人員輕點屏幕下發(fā)指令，門機就可以實現(xiàn)全自動化運行。顯示屏上，門機的移動行程，抓梁起升的重量，都一目了然。操作人員從以前坐在10米高空手動操作，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诘孛娓S設(shè)備移動觀察。

三峽集團長江電力葛洲壩電廠機械水工維修部工程師 舒雨菡：從傳統(tǒng)門機駕駛員，變成了執(zhí)行過程中的監(jiān)督者，這樣可以讓我從繁重的門機操作中解脫出來，結(jié)合我自己的專業(yè)能力將更多的工作重心放在創(chuàng)新研發(fā)上，用我們年輕人的力量來助力大國重器實現(xiàn)更多智慧轉(zhuǎn)型。

三峽集團長江電力葛洲壩電廠副廠長 楊進：實現(xiàn)了遠程操控功能，直接將操作人員趕往現(xiàn)場的時間降低為0，而且操作人員的數(shù)量從4人減到了1人，綜合效率提升了500%。還依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿科技，開展了數(shù)據(jù)的實時采集、分析監(jiān)測，實現(xiàn)了門機全生命周期狀態(tài)監(jiān)測，構(gòu)建了水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備智能互聯(lián)系統(tǒng)。

三重保障

讓門機抓梁水下作業(yè)更可靠

解決了精準對位，只是完成了第一步，水電站門機的一個顯著特點就是很大一部分操作需要在水下完成。在本次改造中，研發(fā)團隊給水下信號傳輸，上了三重保障，讓門機抓梁水下作業(yè)更可靠。

穿銷，這一看似簡單的動作，卻是確保閘門在提落過程中穩(wěn)固不落的關(guān)鍵。它要求抓梁兩側(cè)的插銷精準無誤地插入閘門吊耳的孔內(nèi)，以順利完成提門、落門的動作。

隨著科技的進步，引入了信號傳輸與輔助監(jiān)控技術(shù)，極大地提升了水下穿銷成功率，但信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、畫面顯示的清晰度，都給水下作業(yè)的精準度帶來影響。

智能改造的過程中，為了確保水下作業(yè)的準確性和穩(wěn)定性，研發(fā)人員給水下信號傳輸上的第一道保險，就是提高設(shè)備等級，通過模擬深水環(huán)境，確保設(shè)備的抗壓性和敏銳度。

葛洲壩智能門機研發(fā)項目團隊高級工程師 劉艷：防水實驗壓力可以達到兩兆帕，基本上相當于在水下200米的深度，那么能夠在接受200米的深度工作，它在10米的深度工作是絕對沒有問題的。

為進一步增強穩(wěn)定性，水下設(shè)備不僅穿上了厚厚的不銹鋼外衣，還另外加了一層保護罩。此外，研發(fā)人員還通過數(shù)字化傳感設(shè)備，給水下信號的穩(wěn)定傳輸多加了兩重保障。

水下作業(yè)可感知 能為魚兒“踩剎車”

工作人員告訴記者，在閘門啟閉時，魚類隨著巨大水流進入閘道時有發(fā)生。葛洲壩下游區(qū)域，是長江江段目前唯一的中華鱘自然產(chǎn)卵區(qū)。智能設(shè)備的上線，對水生生物的保護，也多了一重保障。

業(yè)內(nèi)專家認為，對于已建成的大壩來講，實現(xiàn)智能改造是提質(zhì)增效、推動持續(xù)安全運行的有效探索。

中國工程院院士、中國大壩協(xié)會副理事長 鈕新強：已建大壩隨著使用年限增加，它的安全性肯定是呈下降趨勢。它比原來的傳統(tǒng)的機制，或者傳統(tǒng)的技術(shù)，要更安全，更可靠，更高效。

中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院 高林鋼：葛洲壩電站是一個比較早的電站，進行不斷改造，實現(xiàn)了像無人駕駛、自動化這些功能，對于我國未來水電工程的發(fā)展還是具有一個里程碑意義的。

出臺扶持政策

穩(wěn)妥推進水電設(shè)備更新改造

為支持老水電站的設(shè)備更新改造，我國多部門協(xié)同發(fā)力，出臺了一系列扶持政策，旨在降低企業(yè)改造成本，激發(fā)市場活力，推動水電行業(yè)向綠色、高效、智能化方向轉(zhuǎn)型升級。

在云南，多座老舊水電站通過引入先進的水輪機、發(fā)電機等關(guān)鍵設(shè)備，以及智能化、自動化技術(shù)，不僅實現(xiàn)了發(fā)電效率的提升，更在運維水平上有了全面提高。當?shù)卣畬吓f水電站設(shè)備更新改造項目，給予增值稅、所得稅等稅收減免優(yōu)惠。在政策的引導下，各地老舊水電站紛紛展開了設(shè)備更新改造工作。

為進一步推動老舊水電站設(shè)備更新改造工作，中央財政將投入約80億元，用于支持農(nóng)村老舊水電站的增效擴容改造。這筆資金將帶動地方政府和社會投資約140億元，共同推動老舊水電站的設(shè)備更新和技術(shù)升級。同時，對于符合條件的老舊水電站設(shè)備更新改造項目，中央財政還將給予直接補貼，以進一步降低企業(yè)改造成本。

以設(shè)備更新推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級

大規(guī)模設(shè)備更新，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是主戰(zhàn)場。用技術(shù)上更先進、經(jīng)濟上更合理的新設(shè)備來代替舊設(shè)備，將推動企業(yè)加大投入并拉動社會投資的同時，也推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展。有專家預計，未來三年工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新投資將形成超過10萬億的需求空間。

我國是制造業(yè)大國，2023年制造業(yè)增加值占GDP比重26.2%，占全球比重約30%。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)主要包括石化化工、鋼鐵、有色、建材、機械、輕工、紡織等，在制造業(yè)中占比超過80%。

工業(yè)和信息化部賽迪研究院規(guī)劃研究所工業(yè)投資研究室主任 樊蒙：設(shè)備更新所涉及的先進設(shè)備更新、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色裝備推廣、穩(wěn)質(zhì)安全水平提升等行動，將有效促進產(chǎn)業(yè)，尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步、工藝升級、數(shù)字轉(zhuǎn)型、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)，推動產(chǎn)業(yè)高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型，具有牽一發(fā)而動全身的帶動效應(yīng)。

目前我國大量企業(yè)設(shè)備更新周期較長，很多在役的設(shè)備還處于中低端，通過推動工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新，一方面有助于企業(yè)提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。另一方面對于許多存在安全生產(chǎn)隱患的超期服役設(shè)備將從源頭化解安全風險，提高企業(yè)穩(wěn)質(zhì)安全水平。

中國信通院兩化所副所長 鞏天嘯：2023年全國工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備投資的規(guī)模達到了4.4萬億元，占全社會設(shè)備投資的比重也超過了70%。推動工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實施方案提出，到2027年，工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備投資的規(guī)模要較2023年增長25%以上。根據(jù)這一目標，未來三年工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新投資將形成超過10萬億的需求空間。