為供水管網安上“最強大腦”

◎本報記者 俞慧友

走進株洲南方閥門股份有限公司（以下簡稱“南方閥門”）智水系統生產製造基地，一座約20層樓高，“嵌”有黃、藍、粉色大口徑水管的建築立刻吸引了記者的注意。

“這是水塔，是我們投資6500萬元建設的全球首座長距離、大尺寸、多組件水力系統實驗室——東方水谷實驗室的一部分。”科技日報記者4月初到訪這一基地時，南方閥門董事長黃靖説。

目前，企業的兩個生產製造基地都在滿負荷運行，來自國內外訂單的生產計劃已經排到今年6月。黃靖稱，預計今年銷售額將比去年再增長約20%。

研製“用不壞”的閥門

南方閥門，是一家為解決“水錘”問題而生的企業。水錘是指在有壓管道中，因流速劇烈變化引起的一系列壓力交替升降的水力衝擊現象。水錘引起的壓強往往是水管內正常壓強的幾倍甚至數十倍，是傷害閥門、導致水管“爆管”的元兇。嚴重時，它甚至會引發泵站淹沒、機組損壞、漏損侵蝕地下空間導致地面塌陷等問題。

黃靖曾是廣州鐵路（集團）公司的一名蒸汽機車設備檢修員。因工作中多次遇到水錘問題，他萌生了製造好用的閥門治理水錘的想法。

1992年，黃靖借款5萬元創業。無數個日夜，他窩在簡陋廠房中，帶領團隊鑽研和試驗，終於在1997年自主研發出水錘防護關鍵設備——多功能水泵控制閥。該控制閥將傳統管線安裝的水錘消除器、止回閥、電動閘閥等3種閥門功能合一，可實現速閉、緩閉等消除水錘的功能。控制閥拋棄了外部驅動等複雜機械系統，不僅極大降低維修成本，還將閥門使用壽命從3至5年，延長到20年以上。

這一“用不壞”的閥門，現已廣泛應用於國內外城市供水工程、大型調水工程、建築和工業給排水、農業灌溉等領域的上萬個泵站工程中，單款產品產值逾10億元。多功能水泵控制閥成為了國家制造業單項冠軍產品。

一招鮮，吃遍天。“去年，我們水錘防護閥門製造產值為1.8億元。”黃靖説。

創業之初，受湖南大學教授姜乃昌啓發，黃靖給企業定了兩個目標：一是制定標準，二是擁有自己的實驗室。

目前，南方閥門作為第一主編單位，起草了《供水管網水錘監測系統通用技術要求》等3項國家標準，並參編了智慧水務領域的首項國際標準。

2020年，東方水谷實驗室落地建成。實驗室可在超大物理尺度上模擬實際工況，為水錘防護硬件、水錘監測系統、智慧調度系統等軟件融合上提供測試和驗證。

開發管網“智能駕駛”系統

記者來到湖南長沙引水工程蓮花寨調度中心，看到屏幕上顯示着全線107公里管道、4個分水口的即時數據。這裏應用了南方閥門自主研發的泵管閥智能運維與智慧調控數字孿生系統，也被形象地稱為供水工程“智能駕駛”系統。

該系統不僅能全方位監測水錘，自動生成管道“體檢報告”，還能根據沿線分水口用水需求，一鍵生成科學調度方案。智能調度模型可將調度時間縮短至5分鐘，為該工程每年節約運維成本380萬元。“過去我們需要線下人工巡檢，現在利用這個系統能實現全天候自動巡檢。”長沙引水工程技術負責人説。

黃靖表示，全球約有20億個泵站，都需要安全可靠的流體輸送系統。有壓供水系統與川流不息的車流具有相似性。為解決水錘問題，使供水系統“交通順暢”，團隊着力於研製供水工程裏的“智能駕駛”系統。團隊應用系統工程方法，構建了擁有自適應水錘防護產品、管道水錘監測系統、設備健康管理系統、瞬態過程控制系統的供水工程“智能駕駛”新組合。

“我們的系統能對水錘波進行高頻監測，結合流量、壓力、液位等水力參數，給出水錘風險評估和系統配置優化。”黃靖解釋了其中一項功能。目前，該系統已在中山公用水務、長沙水業集團、烏魯木齊水業集團、衡陽水務投資集團、株洲水務投資集團等項目中取得良好應用。

這也為企業帶來了新的盈利點。2024年，南方閥門共簽訂5000萬元“智能駕駛”系統訂單。今年，南方閥門計劃構建全球首個泵管閥大模型訓練平台，並在南水北調工程開展數字孿生試點，為3600公里輸水乾線提供安全護航。“我們將致力於為全球水資源管理提供中國方案。”黃靖説。