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国家级“小巨人”企业代表南方阀门:打造水锤

  2021年4月30日,由湖南省工信厅举行湖南省中小企业技术创新“破零倍增”行动对接推进会在湖南宾馆举行,来自国家工信部、湖南省工信厅、各市州工信部门的中小企业负责人,全省部分高校、“破零倍增”行动标杆企业、国家级、省级小巨人企业代表,各大公共服务机构约300人参加了此次会议。此次会议为中小企业搭建起产学研用合作对接的平台,将政府服务中小企业职能、高校的技术成果、企业的创新需求、公共服务机构的专业能力有机结合了起来,为中小企业实现“破零倍增”,提升自主创新能力夯实基础。

  南方阀门作为国家级专精特新“小巨人”企业,并荣获2020年度“破零倍增”行动标杆企业,上台进行科技创新经验的分享,做《打造水锤防护行业的中国名片》的主题报告。

  我是来自株洲南方阀门股份有限公司的王鹤,今天非常荣幸能够有这样一个机会在此和大家分享我们公司的技术创新经验。

  首先简单的介绍一下公司。南方阀门位于湖南株洲,创始于1992年,属于创业中的“92派”。公司创立近30年来,始终专注于水锤防护行业,主要生产阀门中最具技术含量的水力控制阀,是国家高新技术企业,国家专精特新“小巨人企业,目前旗下拥有4家子公司。作为一家扎根阀门这个传统行业的制造企业,如何通过技术创新实现长足发展,南方阀门给出了自己的答案。

  近几年公司在创新领域获得的成绩有:2项国家科技进步二等奖、2项大禹水利科学技术进步一等奖、1项香港应用科技创新奖。支撑公司获得这些创新成绩的背后,是公司立志成为国际输配水系统最具竞争力的企业,打造水锤防护行业中国名片的愿景和使命。不过:一家传统制造企业,凭什么活了将近30年?又为何敢于提出这样的愿景和使命?

  答案很直白,要做到行业领先,必须攻克水锤这个行业难点。水锤是国际两大力学难题之一,国际水协(IWA)2010年提出水锤是导致管网老化和损坏的主要原因,并最终产生爆管。长距离调水工程中70%~80%的爆管是由水锤引起的。

  什么是水锤?由于泵阀动作以及边界条件改变导致管道中的水流速突然变化,因为惯性作用产生压力波动,管道压力会增加到几倍甚至几十倍,来回锤击管道,这种现象就叫水锤,也称为水击。

  通俗一点解释就是:我们把管道中高速运动的水比做公路上超速行驶的大货车,一旦刹车失灵,就会由于强大的惯性冲击力,造成严重的“车祸”,水锤也是如此。我国城市普遍存在的供水管道爆管、漏损率高居不下的本质原因也是水锤。

  我国东北和云南的某大型调水工程,为了保证安全供水、防止爆管,阀门的开度仅为15%~20%。

  据住建部公布的统计年鉴显示,2019年全国城市、县城公共供水管网漏水量近百亿吨,相当于漏掉了700个西湖的水量。

  可以说,做好水锤防护是所有输配水系统的必答题,具有重大的社会效益和经济效益。

  而南方阀门就是专业解决这些问题的。二十九年来,南方阀门自主研发、生产了数百款防水锤明星阀门产品,其中多功能水泵控制阀更是南方阀门的首创,在知网可以搜索到无数业主和专家对产品的学术论证,产品由传统的机械驱动、指令控制的方式升级为顺应管道流体的自适应防护阀门。在水锤防护这个属于国际难题的领域,南方阀门已经做到世界一流。因为专注水锤防护,南方阀门正加速从传统制造业迈向新兴智慧水务行业,从本土化迈向国际化。

  南方阀门调研了世界上16家院校和企业的先进水力实验室,与荷兰三角洲研究院合作设计了东方水谷实验室。东方水谷实验室可以提供实验验证,为水锤基础理论、阀门的动态特性等理论创新提供依据,并指导应用示范。

  南方阀门还筹划了今年 8月在株洲举办首届中国水锤大会,由中国水利学会主办,南方阀门承办,已初步邀请多位水行业院士及国家设计大师参会。首届中国水锤大会的举办,可以填补国内水锤行业发展交流的专业行业会议空白,这将直接增强中国在水锤防护技术上的话语权与标准制定权,提升中国在国际水锤防护行业的影响力。

  中国科学院张杰院士为首的专家组:为城镇输配水管网漏损控制、水击预防和能效提升提供技术支撑,填补了国内在该领域的空白。

  东方水谷实验室具有独特性,空气阀实验装置和多目标研发装置达到世界领先水平。

  南方阀门拥有50人的技术研发团队,聘请了日本久保田巴蝶首席阀门专家,进行产品升级改造,在产品上加装了高精度传感器,应用自己设计研发的监测系统,为调水和供水工程装上了“眼睛”,将传统产品升级为智能硬件,开发了水锤与空气监测系统、瞬态智能调度系统等。并引入一家高水平的软件开发团队,直接并入南方阀门,开发了独家的智慧水务控制系统。

  通过29年的积累,南方阀门服务了诸多国家大型调水工程、市政供水工程,如南水北调中线工程、三峡右岸电站、白鹤滩水电站等上万个泵站,北京自来水集团、深圳水务集团、中国水务集团、北控水务集团等市政工程,产品走向西班牙、印度、印尼、越南、委内瑞拉、尼日利亚、安哥拉等海外国家。并将丰富工业数据建立数学模型,为调水和供水工程装上了“大脑”,运用水力模型的逻辑思维进行分析,对供水泵站和管道进行“望闻问切”和“体检”以及健康状态评估,以此实现智慧化调度,从根源上防止水锤危害的发生。

  2020年6月,南方阀门联合中国水科院、湖南大学在贵州晴隆县进行高扬程水击试验,在扬程达970米的极端工况下,南方阀门成功进行了断电停泵试验,是国际上极少数敢于挑战断电停泵试验的团队。

  无数的工况案例累积,使得南方阀门具有强大的数据采集能力与数据使用能力,建立的数学模型误差能够控制在5%以内,让“大脑”更灵敏。

  南方阀门建立技术人员的奖励体系,南方阀门参编或主编了4项国家标准,24项行业标准,10项团体标准,南方阀门子公司珠华智水作为第一主编单位的国家标准《供水管网水锤监测系统通用技术要求》已经通过公示立项。南方阀门还承担了4项国家十三五重点研发计划课题,也是在这些国家课题中,研发了多款新产品和累积了新技术。至今,累积获得了86项专利授权,(其中发明专利29项),国际PCT专利2项,国际专利2项(美国),成果转化率达100,在商标管理上,南方阀门累积注册了35件,中国驰名商标2件。

  构建“护城河”的经验是,南方阀门和国内外众多科研机构建立了产学研合作平台,与清华大学、浙江大学、武汉大学、湖南大学、中国农业大学、河北工程大学、湖南工业大学等进行科研项目或课题研究等实质性合作。设有建筑工程水锤防护技术研发中心、湖南省院士专家工作站(王浩院士),合作成立了水科院国家重点实验室共建新型研发机构泵管阀安全智能控制实验室、香港智慧水务联合实验室等。

  南方阀门以硬件产品为基础,以新一代信息技术为手段,挖掘工业案例的数据价值,依托水力实验室进行基础研究,从而为企业的发展提供源源不断地创新支持,将多年来的技术优势转化为市场优势和品牌优势,把握科技创新让企业常青的钥匙。

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