葛洲壩水電站智能門機：百噸閘門的“毫厘”藝術

本文轉自：人民網-科普中國

雷海威 張海龍

葛洲壩水電站是長江干流上的第一座大型水電站，也是世界最大的低水頭、大流量、徑流式電站，已平穩運行四十多年。作為中國水電發展的“活化石”，這座電站正悄然經歷一場深刻的智能化變革。

在葛洲壩二江電站機組進水口壩面，智能化改造后的門機正高效作業。門機高達30米，兩側跨度達15米，重達500多噸，專門負責電站平面閘門啟閉操作，是保障防洪度汛、能源保供及電站安全運行的核心關鍵設備。而工程師只需要輕點屏幕，門機便即刻啟動全自動運行模式，昔日繁瑣的人工操作，已升級為全自主智能操作。這背后，究竟蘊藏著哪些硬核科技？

智能門機實物圖。受訪方供圖

告別“搖啊搖”的操作迷茫

傳統門機操作堪稱“高空繡花”絕技！駕駛員身處高空駕駛室，需與地面指揮精準配合，完成百噸閘門的毫米級定位，難度堪比蒙眼聽指令穿針引線。更具挑戰的是，門機采用鋼絲繩柔性連接，在風力與慣性作用下，懸掛的重物會不由自主地搖擺，重量越大擺幅越明顯。經驗豐富的老師傅能順勢通過“跟車”操作平穩控險，而職場新人往往在持續晃動中手足無措，難以掌控方向。

為讓新人快速掌握“跟車”秘訣，葛洲壩電廠啟動智能門機研制工作。研發團隊首先基于北斗、激光、UWB（無線載波通信）、直線編碼等傳感技術，構建“粗定位+精確定位+反饋定位+冗余定位”的柔性定位體系，讓門機精準感知自身方位。隨后，團隊將老師傅的實操經驗數字化，使門機可自主制定起點至終點的啟動、加速、勻速、減速、制動全流程策略，將百噸閘門的自動控制精度穩定在±5毫米。配合門機與閘門信息智能互聯系統，借助視覺識別及RFID（射頻識別）等先進技術，實現對門庫閘門及閘門槽的精準識別與自動檢測，大幅提升閘門啟閉的自動化與智能化水平。

在實際應用中，這套系統成功破解了傳統人工操作中因高空作業、慣性及風力影響導致的精準對位難題。即便在湍急水流中，抓梁也能精準對準水下閘門吊耳孔，準確完成起吊、入槽、穿銷等關鍵動作，面對復雜工況依舊穩如磐石。

此外，智能門機集成了金屬結構應力監測、傳動機構故障預警等功能。200多個傳感器實時采集設備運行數據，通過大數據分析實現全生命周期健康管理。這意味著門機不僅能“自主高效作業”，還能“主動自檢”，提前預判潛在故障，為水電站安全穩定運行提供長效保障。

水下作業的三重安全保障

水電站門機核心作業場景聚焦水下，閘門提落過程中，抓梁需在水下精準完成穿銷鎖定這一關鍵動作。智能改造前，水下作業完全依賴操作人員的經驗與手感，作業成功率難以保證，安全風險居高不下。為破解水下信號傳輸難題、筑牢作業安全防線，研發團隊量身打造三重防護體系。

首先升級設備耐壓等級，將水下設備的抗壓標準提升至2兆帕，相當于水下200米耐壓級別，可從容應對水下高壓環境。其次采用雙重物理防護，為水下設備配備不銹鋼外殼與額外保護罩，有效抵御水流沖擊、泥沙磨損等外部干擾。最后構建冗余傳輸通道，通過數字化傳感網絡實現信號多路徑傳輸，確保水下與地面的通信穩定不中斷。

這些改造成果將水下作業模式從以往的“盲操作”升級為“可視化精準控制”，操作人員在地面就能通過屏幕實時觀察水下工況，徹底告別高空作業的安全隱患。同時，門機搭載的激光雷達防撞系統，會實時掃描作業區域的人員與障礙物，一旦發現異常立即自動停機，為水下作業筑起一道堅實的安全防線。

人機協作的新模式

智能門機的投入使用，在作業效率上實現了質的飛躍：閘門啟閉響應時間由三十分鐘以上縮短至1分鐘以內，操作人員由4人及以上減為1人，“一鍵”即可完成閘門啟閉操作。不僅提升了作業精度和效率，更帶來了操作人員工作模式的根本轉變。

這種轉變不僅降低了勞動強度和安全隱患，更讓年輕技術人員有機會發揮更大創造力。葛洲壩電廠機械水工維修部工程師舒雨菡表示：“從傳統門機駕駛員，變成了執行過程中的監督者，這樣可以讓我從繁重的門機操作中解脫出來，結合我自己的專業能力將更多的工作重心放在創新研發上，用我們年輕人的力量來助力大國重器實現更多智慧轉型?！?/p>

作為運行四十余年的“資深”水電站，葛洲壩智能門機改造并非簡單的設備替換，而是我國工業領域設備更新、數字化轉型的生動縮影。中國工程院院士鈕新強評價：“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。智能門機相比傳統機制和技術，更安全、更可靠、更高效?！碑敻唷按髧仄鳌辈迳峡萍汲岚?，將加速國家傳統產業向高端化、智能化、綠色化轉型升級，為中國式現代化提供更加有力的支撐。

審核：宋宏偉 三峽集團長江電力葛洲壩電廠黨委書記、副廠長