为供水管网安上“最强大脑”

◎本报记者 俞慧友

走进株洲南方阀门股份有限公司（以下简称“南方阀门”）智水系统生产制造基地，一座约20层楼高，“嵌”有黄、蓝、粉色大口径水管的建筑立刻吸引了记者的注意。

“这是水塔，是我们投资6500万元建设的全球首座长距离、大尺寸、多组件水力系统实验室——东方水谷实验室的一部分。”科技日报记者4月初到访这一基地时，南方阀门董事长黄靖说。

目前，企业的两个生产制造基地都在满负荷运行，来自国内外订单的生产计划已经排到今年6月。黄靖称，预计今年销售额将比去年再增长约20%。

研制“用不坏”的阀门

南方阀门，是一家为解决“水锤”问题而生的企业。水锤是指在有压管道中，因流速剧烈变化引起的一系列压力交替升降的水力冲击现象。水锤引起的压强往往是水管内正常压强的几倍甚至数十倍，是伤害阀门、导致水管“爆管”的元凶。严重时，它甚至会引发泵站淹没、机组损坏、漏损侵蚀地下空间导致地面塌陷等问题。

黄靖曾是广州铁路（集团）公司的一名蒸汽机车设备检修员。因工作中多次遇到水锤问题，他萌生了制造好用的阀门治理水锤的想法。

1992年，黄靖借款5万元创业。无数个日夜，他窝在简陋厂房中，带领团队钻研和试验，终于在1997年自主研发出水锤防护关键设备——多功能水泵控制阀。该控制阀将传统管线安装的水锤消除器、止回阀、电动闸阀等3种阀门功能合一，可实现速闭、缓闭等消除水锤的功能。控制阀抛弃了外部驱动等复杂机械系统，不仅极大降低维修成本，还将阀门使用寿命从3至5年，延长到20年以上。

这一“用不坏”的阀门，现已广泛应用于国内外城市供水工程、大型调水工程、建筑和工业给排水、农业灌溉等领域的上万个泵站工程中，单款产品产值逾10亿元。多功能水泵控制阀成为了国家制造业单项冠军产品。

一招鲜，吃遍天。“去年，我们水锤防护阀门制造产值为1.8亿元。”黄靖说。

创业之初，受湖南大学教授姜乃昌启发，黄靖给企业定了两个目标：一是制定标准，二是拥有自己的实验室。

目前，南方阀门作为第一主编单位，起草了《供水管网水锤监测系统通用技术要求》等3项国家标准，并参编了智慧水务领域的首项国际标准。

2020年，东方水谷实验室落地建成。实验室可在超大物理尺度上模拟实际工况，为水锤防护硬件、水锤监测系统、智慧调度系统等软件融合上提供测试和验证。

开发管网“智能驾驶”系统

记者来到湖南长沙引水工程莲花寨调度中心，看到屏幕上显示着全线107公里管道、4个分水口的实时数据。这里应用了南方阀门自主研发的泵管阀智能运维与智慧调控数字孪生系统，也被形象地称为供水工程“智能驾驶”系统。

该系统不仅能全方位监测水锤，自动生成管道“体检报告”，还能根据沿线分水口用水需求，一键生成科学调度方案。智能调度模型可将调度时间缩短至5分钟，为该工程每年节约运维成本380万元。“过去我们需要线下人工巡检，现在利用这个系统能实现全天候自动巡检。”长沙引水工程技术负责人说。

黄靖表示，全球约有20亿个泵站，都需要安全可靠的流体输送系统。有压供水系统与川流不息的车流具有相似性。为解决水锤问题，使供水系统“交通顺畅”，团队着力于研制供水工程里的“智能驾驶”系统。团队应用系统工程方法，构建了拥有自适应水锤防护产品、管道水锤监测系统、设备健康管理系统、瞬态过程控制系统的供水工程“智能驾驶”新组合。

“我们的系统能对水锤波进行高频监测，结合流量、压力、液位等水力参数，给出水锤风险评估和系统配置优化。”黄靖解释了其中一项功能。目前，该系统已在中山公用水务、长沙水业集团、乌鲁木齐水业集团、衡阳水务投资集团、株洲水务投资集团等项目中取得良好应用。

这也为企业带来了新的盈利点。2024年，南方阀门共签订5000万元“智能驾驶”系统订单。今年，南方阀门计划构建全球首个泵管阀大模型训练平台，并在南水北调工程开展数字孪生试点，为3600公里输水干线提供安全护航。“我们将致力于为全球水资源管理提供中国方案。”黄靖说。