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第十三届中国研究生能源装备创新设计大赛企业命题发布通知（第二批）
发布时间：2026-06-23
来源：中国研究生能源装备创新设计大赛
阅读次数：35
第十三届中国研究生能源装备创新设计大赛企业命题发布通知（第二批）
24、电驱压裂装备多机协同控制与管网压力脉动抑制系统研发
课题背景：电驱压裂作业现场单井配置8-12台大功率压裂泵（单台3-5MW，总功率20-40MW），多台压裂泵通过高压汇管并联向井下供液。传统控制采用单台独立V/F控制或简单主从跟随，各泵转速/转矩响应不同步，导致：1）汇管压力脉动：柱塞泵周期性排液叠加相位差，产生1-3Hz低频压力振荡，峰值可达额定压力15-20%，诱发管汇疲劳、密封失效；2）功率分配不均：各泵实际输出功率偏差达8-15%，部分泵过载、部分泵欠载，降低整体作业效率；3）启停冲击：单泵启停时汇管压力突变，引发邻泵连锁保护误动作；4）人工协调依赖：现场需专人通过耳听压力、手动微调转速，对操作人员经验要求极高。
传统机械长轴同步方案（齿轮箱+传动轴）体积庞大、安装受限，无法满足压裂车组快速移井、灵活编组需求，需要研发一种电子化的多机智能协同控制系统。
指标要求：
1）该系统能够在毫秒级时间尺度内实现多台压裂泵的转速/转矩相位同步，同步误差<0.5°电角度；
2）在检测到管网压力脉动后，能够自动计算各泵相位补偿量并实时调整转速指令，将压力脉动幅值降低至额定压力5%以内；
3）系统具备自适应学习能力，能够根据地层反力特性、管汇阻抗变化自动优化协同控制参数，抑制效果随作业时间不断提升；
4）对多机运行状态、功率分配、压力脉动频谱进行自动记录，并可形成作业质量分析报告。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：李守哲
联系方式：15006502499，shouzhe.li@jereh.com
25、高压管汇状态监测与寿命分析
课题背景：高压管汇在压裂等作业中承受高频压力波动、冲蚀与振动，传统定期检验无法捕捉作业期间的动态损伤，突发爆裂、泄漏事故频发，严重威胁人员与设备安全。通过开发状态监测系统，及时发现裂纹萌生、壁厚减薄等早期征兆，在失效前报警，有效避免重大安全事故，避免因突发失效导致的非计划停机。依据实时健康状态实施预测性维护，在保证安全前提下最大程度利用管汇剩余寿命，减少更换与维修费用。
指标要求：
1）能够实现裂纹实时监测、壁厚减薄变化；
2）在管汇发生重大失效前≥5分钟发出有效报警；
3）对异常位置能够精准定位。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：杨浩
联系方式：13625357677，hao.yang@jereh.com
26、基于历史样例的压裂井场布局智能生成
课题背景：本项目建设一套数据驱动的压裂井场自动布局系统。系统通过解析历史井场布局图，提取设备种类、位置关系、安全距离、道路通道、地形边界等隐性设计规则，形成布局知识库。新井场作业前根据地理边界和目标作业规模，自动生成符合行业规范、空间利用率高、作业流程合理的布局方案。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：杨浩
联系方式：13625357677，hao.yang@jereh.com
27、高导热低损耗纳米复合环氧浇注绝缘材料研发
课题背景：固态变压器（SST）中高频隔离变压器工作频率由工频50Hz提升至10～100kHz，绕组承受高dv/dt重复方波电压及大热流密度，传统纯环氧树脂浇注料导热系数低、高频介质损耗大、高频击穿场强显著下降，且在热-电-力多场耦合下易产生微裂纹与界面剥离，导致局部放电和绝缘失效，已成为制约SST向高功率密度发展的瓶颈。现有商用浇注料难以同时满足高频低损耗、高导热、高耐局放及与铜绕组/磁芯热膨胀匹配的综合要求，需研发适用于SST高频绕组真空浇注的纳米复合改性环氧绝缘材料体系。
指标要求：
1）绝缘性能和导热：固化后导热系数≥1.5W/m·K，体积电阻率＞1016 Ω·cm（25℃），工频耐压强度≥50 kV/mm，玻璃化温度 Tg≥180℃，通过高导热低介损纳米复合体系显著降低高压绕组绝缘厚度；
2）高频低损耗与耐电晕：降低高频（20kHz及以上）介质损耗角正切（1MHz tanδ≤0.005），高频双极性方波下局部放电起始电压PDIV(peak) ≥ 24kV（@50kHz方波）及耐电晕寿命较纯环氧提升3倍以上；
3）流动性与真空浇注工艺性：混合料在浇注温度下（60～80℃）真空脱泡后流动性≤600mPa·s，适配密集利兹线绕组窄间隙结构，真空脱泡（≤50Pa，≥30min）后无肉眼可见气泡、无气隙残留，固化体与铜/磁芯界面结合良好，－40～＋155℃热循环无开裂、无剥离；
4）评价与数据库：建立材料高频电热联合老化测试评价方法，形成配方组分—工艺参数（混料温、真空度、固化曲线）—绝缘/热学/流变性能的数据库，为 SST 高频绕组绝缘设计提供依据。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：赵跃东
联系方式：13811709274，dong.zhao.01@jereh.com
28、大型油轮油舱机器人清洗系统研发
课题背景：大型油轮油舱为油品储运关键密闭空间，长期积存油泥、硫化亚铁等杂质，污垢成因来自油品沉积、海水腐蚀、装卸摩擦残留。传统人工清舱存在Zone.0爆炸高危环境下中毒爆燃风险大、作业效率低下等问题。伴随远洋油轮运维、船舶检修动火作业需求持续增多，急需智能化自动化设备压低作业风险、提升清洗效率。
指标要求：
1）具备油舱复杂作业面、盘管夹缝的贴附行走或越障攀爬能力；
2）集成污垢剥离、高压冲洗、残渣转移，吹扫整套作业工序，清洗后舱室满足动火安全标准；
3）进入油舱的机器符合Zone0防爆要求，适配舱内油气、高湿环境，油舱外的辅助设备需满足Zone1防爆要求。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：金兆迪
联系方式：15684117387，zhaodi.jin@jereh.com
29、退役光伏组件智能化拆解设备研发
课题背景：光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分。晶硅光伏组件的使用寿命一般为20-25年，投入运营的组件由于在户外受到风吹日晒雨淋等各种自然因素影响，其使用寿命一般达不到20年，会提前报废或退役。光伏组件的退役潮即将来临，对退役光伏组件处理不好，会对环境造成污染。传统的组件拆解设备，只能拆解单玻组件，随着双玻组件的退役，单玻拆解设备无法满足现在的需求，亟需一款可适应单双玻组件的玻璃拆除设备，对组件进行精细化拆解。
指标要求：
1）去除接线盒和铝边框的层压件，对单玻（完整以及破损）的背板进行去除；
2）可满足去除单双玻组件的玻璃去除结构（单玻去一侧玻璃，双玻可去掉两侧玻璃）；
3）环境适应性：适应5000米海拔和-20℃~40℃的环境。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：毛传涛
联系方式：18562189268，chuantao.mao@jereh.com
30、调质型连续油管管管对焊疲劳寿命研究
课题背景：随着油气田的开发，超深井和超高压井日益增多，对连续油管作业提出更高要求。调质型连续油管是在常规碳钢连续油管基础上，通过热处理工艺开发的高强度连续油管。在作业过程中，连续油管因受到机械损伤等，发生刺漏和断裂，需进行管管对焊，焊接完成后保证其在一定的作业压力下，仍保有一定的低周疲劳次数。
指标要求：
1）管管对焊后拉伸性能占母材比例95%以上；
2）低周疲劳寿命占母材比例35%以上。
命题单位：杰瑞集团
联 系 人：齐占军
联系方式：15165725752，zhanjun.qi@jasonoandg.net
31、焊缝动态图像智能识别与缺陷定量分析研究
课题背景：焊接质量是油气装备制造过程中的关键控制环节。尤其在连续生产和在线检测场景下，焊缝位置可能发生偏移，图像亮度、对比度和噪声水平变化较大，缺陷在视频中跨帧重复出现。本赛题面向能源装备焊缝质量检测智能化需求，研究焊缝动态图像识别、焊缝区域定位、缺陷检测、跨帧跟踪去重和缺陷定量分析方法，构建面向连续图像或视频流的焊缝智能检测系统。
指标要求：
1）缺陷智能识别：能够识别典型焊接缺陷，输出缺陷类别、位置和置信度；
2）跨帧跟踪与去重统计：能够对视频中连续出现的同一缺陷进行跟踪和去重;
3）缺陷定量分析：能够对缺陷长度、宽度、面积、位置分布等关键参数进行测量或估算。
命题单位：中石化石油机械股份有限公司
联 系 人：谢鑫磊
联系方式：13260672702，xiexl5364.oset@sinopec.com
32、装备三维模型智能识别与设计知识复用研究
课题背景：油气装备产品结构复杂、零部件数量多，设计过程长期依赖工程师经验积累。企业已形成大量三维模型、二维图纸、BOM清单、设计计算书和历史项目资料。本赛题面向能源装备三维设计智能化需求，研究人工智能与三维模型、工程图纸、产品知识库的融合方法，构建设计模型智能识别、历史方案检索、参数推荐和规范校核工具。参赛团队可围绕典型产品，选择某一类零部件或部件系统开展研究，实现三维模型特征提取、结构相似度匹配、关键参数识别、设计知识关联和辅助建模。
指标要求：
1）三维模型识别：能够对典型能源装备零部件或装配体进行结构特征识别；
2）历史方案检索：能够根据设计参数，从历史案例中检索相似产品或相似结构;
3）设计合规校核：能够对三维模型或工程图中的设计规范符合性等进行初步检查并输出提示。
命题单位：中石化石油机械股份有限公司
联 系 人：谢鑫磊
联系方式：13260672702，xiexl5364.oset@sinopec.com
33、装备仿真模型智能构建与性能优化研究
课题背景：油气装备广泛服役于高温、高压复杂工况，产品研发过程中通常需要开展多类型仿真分析。本赛题面向油气装备，研究人工智能与CAE仿真分析的融合方法，探索仿真模型自动构建、关键工况智能推荐、仿真结果快速预测和结构参数优化技术。参赛团队可选择一个方向开展研究，形成面向工程设计的智能仿真辅助工具。
指标要求：
1）仿真前处理智能化：辅助完成几何简化、网格划分建议和边界条件设置；
2）快速预测与代理模型：能够基于历史仿真数据或少量样本计算结果，建立AI代理模型，对关键指标进行快速预测;
3）结构优化能力：能够围绕轻量化、降压损等目标，提出结构参数优化方案，并与原始方案进行对比分析。
命题单位：中石化石油机械股份有限公司
联 系 人：谢鑫磊
联系方式：13260672702，xiexl5364.oset@sinopec.com
34、井控装备多相流冲蚀损伤研究
课题背景：当前，国内井控阀门、节流压井管汇及承压接管的设计整体上较为粗放。油田压裂放喷、携砂流体返排以及油气水砂混合节流等现场工况复杂多变，易于导致设备内部产生局部隐蔽性冲蚀损伤。目前，行业内普遍采用单纯加厚管壁的方式来延长设备使用寿命，然而该方案缺乏科学依据；此外，在砂粒冲击、流体涡流空泡及管壁摩擦等多因素耦合作用下，冲蚀损伤的作用机制尚未被充分阐明。常规的单一流体仿真方法也难以准确识别流道死角、节流阀喉道以及三通分流面等隐蔽位置的冲蚀风险区域。本赛题旨在探究流体冲蚀损伤的根本成因，基于多相流体理论及高精度仿真计算手段，对冲蚀产生机理进行量化研究，从而明确设备内部所有易磨损的薄弱位置。在此基础上，对流道进行流线化平顺改造优化，摒弃单纯依赖加厚管壁以抵抗冲蚀的传统思路，从根本上解决两大行业难题：其一，管壁盲目加厚导致制造成本居高不下的问题；其二，无法准确预判冲蚀失效风险的问题。
联 系 人：马俊伟
联系方式：18603142675，majw577@sinopec.com
35、卧螺机降噪设计及优化研究
课题背景：卧螺离心机在运行过程中，因机械振动、部件摩擦、气流扰动等因素，易产生偏高噪音，不仅影响作业人员身心健康，还可能不符合工业生产噪音排放标准，尤其在室内作业、居民区周边工况下，噪音问题更为突出。当前现有降噪措施（如简单隔音罩、橡胶减震垫）效果有限，难以实现高效降噪。本命题聚焦卧螺机噪音偏高的行业痛点，开展系统性降噪设计研究。首先需精准分析卧螺机噪音的主要来源（如设备振动、旋转部件高速旋转风噪、电机噪音、轴承运转噪音、物料流动噪音等），针对不同噪音来源，提出针对性的降噪设计方案；可从结构优化（如转鼓流线型设计优化、机罩降噪机构优化、机罩内气流导向优化）、阻尼材料应用（如机身减震涂层、部件阻尼包裹）、密封降噪（如气流密封优化）、振动隔离（如新型减震支座设计）等方面开展研究，通过仿真分析、试验测试，优化降噪方案，实现噪音显著降低，达到国家工业噪音排放标准，同时确保设备运行效率、分离性能不受影响。
命题单位：重庆江北机械有限责任公司
联 系 人：黄鑫
联系方式：18996298807
36、推料离心机2205滤网材质表面硬度提升及耐磨优化
课题背景：推料离心机滤网作为物料分离的核心部件，广泛应用于化工、矿山、石化等脱水领域，当前普遍采用2205双相不锈钢材质，该材质具有良好的耐腐蚀性，但表面硬度较低，在处理高硬度、高磨损性物料（如含砂废水、烟道硫铵）时，滤网表面易磨损，导致滤网孔径变大、分离精度下降，使用寿命缩短，需频繁更换滤网，增加生产成本和维护工作量。本命题聚焦2205滤网材质的耐磨痛点，开展表面硬度提升技术研究。可探索激光淬火、等离子喷涂、渗碳渗氮、硬质涂层（如陶瓷涂层、金刚石涂层）等表面硬化处理工艺，优化工艺参数（如温度、时间、涂层厚度），提升2205滤网表面硬度和耐磨性；同时需兼顾滤网的耐腐蚀性和透气性能，避免硬化处理导致滤网腐蚀加剧或堵塞；通过表面硬度测试、磨损试验、腐蚀试验等，验证优化方案的有效性，实现滤网表面硬度显著提升，耐磨性能改善，使用寿命延长，降低更换频率和生产成本。
命题单位：重庆江北机械有限责任公司
联 系 人：陈吉
联系方式：18996232289
37、200℃高温工况下差速器材料、润滑及密封技术攻关
课题背景：在石油化工、煤化工等高温物料处理等领域，卧螺离心机的差速器常需在200℃高温工况下长期连续运行，当前差速器在该工况下易出现材料性能退化、润滑失效、密封泄漏等问题，导致差速器磨损加剧、使用寿命大幅缩短，甚至引发设备故障，严重影响生产安全和连续性。本命题针对200℃高温工况下差速器的运行痛点，开展材料、润滑、密封三大核心技术攻关。材料方面，研究适配200℃高温的耐磨损、抗蠕变、耐高温氧化的特种合金或复合材料，优化材料制备工艺，确保差速器核心部件（齿轮、轴类等）在高温下的力学性能稳定；润滑方面，研发或选型适配200℃高温的长效润滑介质，解决高温下润滑脂/油的氧化、流失、粘度下降等问题，提升润滑效果，减少部件摩擦磨损；密封方面，设计高温适配的密封结构（如高温机械密封、新型密封材料组合），解决高温下密封件老化、泄漏等问题，确保差速器在200℃高温工况下长期稳定运行，延长使用寿命、降低故障发生率。
命题单位：重庆江北机械有限责任公司
联 系 人：陈吉
联系方式：18996232289
38、修井作业自动化AI智能辅助控制系统研究
课题背景：传统修井（小修/大修/措施作业）长期面临：高风险、高强度、低效率、高成本等痛点。亟需研发一套修井作业自动化+AI智能辅助控制系统用来降低井口作业风险和劳动强度、提升作业效率、减少操作人员，同时为实现远程值守打下基础。
指标要求：
1）全维度数据采集液压系统压力，液压钳、吊卡、卡瓦、动力猫道、排管机、井场、电压/电流、绞车等部件参数和状态数据；
2）结合修井领域知识构建一个模块化多模态的模型，如，小修作业（常规维护修井）、大修作业（复杂故障修井）的工作模态，提升系统工况理解和决策速度，具有自主在线学习与持续优化功能;
3）AI模型要轻量化、模块化，实现本地实时决策，降低云端依赖和延时，降低部署与维护成本。
命题单位：南阳二机石油装备集团股份有限公司
联 系 人：马向南
联系方式：15537772640
39、纯电动运载车三电共用系统研发
课题背景：电动运载车已成为以后油田发展趋势，因此如何将上装部分：绞车的动力输入和底盘电机结合、共用底盘电机、电池和电控系统组件已达到节约运载车台面空间、成本的目的。
指标要求：
1）该系统可以台上台下共用动力系统；
2）该系统可以台上台下共用电池组;
3）该系统可以共用控制原件;
4）通过物理按键切换可以完美实现纯电动运载车三电系统台上台下共用。
命题单位：南阳二机石油装备集团股份有限公司
联 系 人：康长锋
联系方式：13683905748
40、柴油机和发动机并机控制系统
课题背景：为了实现钻井作业的绿色化、智能化，提供一种电机和发动机并机控制系统，配套于车装钻修井机，有交流变频电机（或直流电机）、符合国家道路行驶排放的发动机、齿轮箱、并车箱、挂和机构、控制系统组成，其主要系统是：一种电机和发动机并机控制系统为交流变频电机（或直流电机）与发动机的动力合并输出控制技术。
指标要求：
1）交流变频电机（或直流电机）为整个车装钻修井机钻修井作业提供动力；
2）符合国家道路行驶排放的发动机为车装钻修井机道路行驶或钻修井作业提供动力;
3）并车箱为交流变频电机（或直流电机）与发动机的动力单独或合并输出机构;
4）挂和机构为并车箱动力输出的选择机构，即可以选择仅有电机动力输出、或仅有发动机动力输出、或电机和发动机动力合并输出的机构;
5）控制系统为利用控制手柄、PLC、控制单元、变频器、编码器、功能切换键分别控制电机、发动机或者电机和发动机一起控制。
命题单位：南阳二机石油装备集团股份有限公司
联 系 人：黄占鳌
联系方式：15670195792
