工業(yè)大塊頭設(shè)備如何更新？看40多歲機(jī)組的“智慧升級(jí)”

實(shí)施新一輪設(shè)備更新與消費(fèi)品以舊換新，是我國(guó)激發(fā)消費(fèi)活力、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、邁向經(jīng)濟(jì)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(shí)施過(guò)程中，又會(huì)遇到哪些問(wèn)題？

葛洲壩水電站智能化改造

實(shí)現(xiàn)對(duì)百噸閘門(mén)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(yùn)行四十多年。以往，閘門(mén)的啟閉，全靠人工操作大型門(mén)機(jī)完成。為加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，葛洲壩水電站開(kāi)啟了智能門(mén)機(jī)的研制工作。那么，門(mén)機(jī)的智慧化升級(jí)過(guò)程中有哪些技術(shù)難點(diǎn)？將百噸閘門(mén)的自動(dòng)控制精度達(dá)到毫厘之間，是如何實(shí)現(xiàn)的？

記者在葛洲壩二江電站機(jī)組進(jìn)水口壩面看到，智能化改造的門(mén)機(jī)正在工作著，以往煩瑣的人工操作，眼下升級(jí)為全自動(dòng)的智能模式。

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

動(dòng)作看起來(lái)簡(jiǎn)單，但要在全長(zhǎng)近千米的壩面，精確找到對(duì)應(yīng)的機(jī)組，并完成百噸閘門(mén)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(tuán)長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠生產(chǎn)管理部工程師 張海龍：司機(jī)是在10米以上的高空當(dāng)中，她對(duì)于閘門(mén)和門(mén)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(lái)觀看。

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

在門(mén)機(jī)智能化改造的方案中，減少人工操作步驟，實(shí)現(xiàn)一鍵啟閉，精準(zhǔn)定位，是無(wú)人操控的第一步。經(jīng)過(guò)反復(fù)研判和設(shè)計(jì)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)加裝200多個(gè)傳感器和多套定位系統(tǒng)，在傳統(tǒng)門(mén)機(jī)上融合了多種前沿科技手段。

葛洲壩智能門(mén)機(jī)研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)高級(jí)工程師 高鈺敏：融合了北斗定位、激光、UWB（無(wú)線載波通信技術(shù)），還包括直線編碼、標(biāo)簽，也包括AI識(shí)別，應(yīng)該這么多方案都用上了。相當(dāng)于說(shuō)我還是有套算法，去計(jì)算什么時(shí)候全速，什么時(shí)候慢速，什么時(shí)候要利用慣性自動(dòng)停下來(lái)，停下來(lái)剛好是那個(gè)一毫米以內(nèi)。

如今，有了這套“智慧大腦”，當(dāng)操作人員輕點(diǎn)屏幕下發(fā)指令，門(mén)機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。顯示屏上，門(mén)機(jī)的移動(dòng)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(dòng)操作，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诘孛娓S設(shè)備移動(dòng)觀察。

三峽集團(tuán)長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠機(jī)械水工維修部工程師 舒雨菡：從傳統(tǒng)門(mén)機(jī)駕駛員，變成了執(zhí)行過(guò)程中的監(jiān)督者，這樣可以讓我從繁重的門(mén)機(jī)操作中解脫出來(lái)，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(lái)助力大國(guó)重器實(shí)現(xiàn)更多智慧轉(zhuǎn)型。

三峽集團(tuán)長(zhǎng)江電力葛洲壩電廠副廠長(zhǎng) 楊進(jìn)：實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控功能，直接將操作人員趕往現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)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(kāi)展了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了門(mén)機(jī)全生命周期狀態(tài)監(jiān)測(cè)，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(mén)機(jī)抓梁水下作業(yè)更可靠

解決了精準(zhǔn)對(duì)位，只是完成了第一步，水電站門(mén)機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)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(tuán)隊(duì)給水下信號(hào)傳輸，上了三重保障，讓門(mén)機(jī)抓梁水下作業(yè)更可靠。

穿銷(xiāo)，這一看似簡(jiǎn)單的動(dòng)作，卻是確保閘門(mén)在提落過(guò)程中穩(wěn)固不落的關(guān)鍵。它要求抓梁兩側(cè)的插銷(xiāo)精準(zhǔn)無(wú)誤地插入閘門(mén)吊耳的孔內(nèi)，以順利完成提門(mén)、落門(mén)的動(dòng)作。

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

智能改造的過(guò)程中，為了確保水下作業(yè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，研發(fā)人員給水下信號(hào)傳輸上的第一道保險(xiǎn)，就是提高設(shè)備等級(jí)，通過(guò)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(mén)機(jī)研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)高級(jí)工程師 劉艷：防水實(shí)驗(yàn)壓力可以達(dá)到兩兆帕，基本上相當(dāng)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(duì)沒(méi)有問(wèn)題的。

為進(jìn)一步增強(qiáng)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(hù)罩。此外，研發(fā)人員還通過(guò)數(shù)字化傳感設(shè)備，給水下信號(hào)的穩(wěn)定傳輸多加了兩重保障。

水下作業(yè)可感知 能為魚(yú)兒“踩剎車(chē)”

工作人員告訴記者，在閘門(mén)啟閉時(shí)，魚(yú)類(lèi)隨著巨大水流進(jìn)入閘道時(shí)有發(fā)生。葛洲壩下游區(qū)域，是長(zhǎng)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(duì)水生生物的保護(hù)，也多了一重保障。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，對(duì)于已建成的大壩來(lái)講，實(shí)現(xiàn)智能改造是提質(zhì)增效、推動(dòng)持續(xù)安全運(yùn)行的有效探索。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)大壩協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng) 鈕新強(qiáng)：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(shì)。它比原來(lái)的傳統(tǒng)的機(jī)制，或者傳統(tǒng)的技術(shù)，要更安全，更可靠，更高效。

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 高林鋼：葛洲壩電站是一個(gè)比較早的電站，進(jìn)行不斷改造，實(shí)現(xiàn)了像無(wú)人駕駛、自動(dòng)化這些功能，對(duì)于我國(guó)未來(lái)水電工程的發(fā)展還是具有一個(gè)里程碑意義的。

出臺(tái)扶持政策

穩(wěn)妥推進(jìn)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(guó)多部門(mén)協(xié)同發(fā)力，出臺(tái)了一系列扶持政策，旨在降低企業(yè)改造成本，激發(fā)市場(chǎng)活力，推動(dòng)水電行業(yè)向綠色、高效、智能化方向轉(zhuǎn)型升級(jí)。

在云南，多座老舊水電站通過(guò)引入先進(jìn)的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，以及智能化、自動(dòng)化技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了發(fā)電效率的提升，更在運(yùn)維水平上有了全面提高。當(dāng)?shù)卣畬?duì)老舊水電站設(shè)備更新改造項(xiàng)目，給予增值稅、所得稅等稅收減免優(yōu)惠。在政策的引導(dǎo)下，各地老舊水電站紛紛展開(kāi)了設(shè)備更新改造工作。

為進(jìn)一步推動(dòng)老舊水電站設(shè)備更新改造工作，中央財(cái)政將投入約80億元，用于支持農(nóng)村老舊水電站的增效擴(kuò)容改造。這筆資金將帶動(dòng)地方政府和社會(huì)投資約140億元，共同推動(dòng)老舊水電站的設(shè)備更新和技術(shù)升級(jí)。同時(shí)，對(duì)于符合條件的老舊水電站設(shè)備更新改造項(xiàng)目，中央財(cái)政還將給予直接補(bǔ)貼，以進(jìn)一步降低企業(yè)改造成本。

以設(shè)備更新推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

大規(guī)模設(shè)備更新，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是主戰(zhàn)場(chǎng)。用技術(shù)上更先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上更合理的新設(shè)備來(lái)代替舊設(shè)備，將推動(dòng)企業(yè)加大投入并拉動(dòng)社會(huì)投資的同時(shí)，也推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展。有專家預(yù)計(jì)，未來(lái)三年工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新投資將形成超過(guò)10萬(wàn)億的需求空間。

我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，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(jī)械、輕工、紡織等，在制造業(yè)中占比超過(guò)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(jìn)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(dòng)，將有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)，尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、工藝升級(jí)、數(shù)字轉(zhuǎn)型、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型，具有牽一發(fā)而動(dòng)全身的帶動(dòng)效應(yīng)。

目前我國(guó)大量企業(yè)設(shè)備更新周期較長(zhǎng)，很多在役的設(shè)備還處于中低端，通過(guò)推動(dòng)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(duì)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(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)穩(wěn)質(zhì)安全水平。

中國(guó)信通院兩化所副所長(zhǎng) 鞏天嘯：2023年全國(guó)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備投資的規(guī)模達(dá)到了4.4萬(wàn)億元，占全社會(huì)設(shè)備投資的比重也超過(guò)了70%。推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)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(zhǎng)25%以上。根據(jù)這一目標(biāo)，未來(lái)三年工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新投資將形成超過(guò)10萬(wàn)億的需求空間。