泵用干气密封产业发展报告

泵用干气密封产业发展报告

绿色发展理念逐步成为共识，激励制造企业开始重视绿色技术在产品研发设计、生产制造、销售服务和回收利用等产品全生命周期中的应用，创新高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺和装备，不断降低资源消耗和环境影响，实现企业经济效益和社会效益的协调优化，符合经济社会可持续发展的低碳环保和循环利用要求。机械密封行业进入壁垒（一）机械密封行业生产技术壁垒中高端机械密封产品是根据主机设备结构和用户工艺特点需求进行定制化设计和制造的非标准化产品。机械密封产品稳定运行受到设计技术、基础材料性能、制造加工工艺、配套辅助系统、安装调试技术等多因素的影响。因此，机械密封生产企业在产品设计、制造工艺、质量管理、试验测试、技术服务等方面需要拥有较高的技术水平。干气密封对理论分析和计算能力的要求更高，需要综合运用流体力学、传热学、结构力学、摩擦学、材料学等多学科知识，耦合各种物理场进行综合分析，然后进行工程分析、设计，再到精密机械加工、激光加工，通过试验测试阶段后，最后才能进入工业现场安装、调试、运行。因此，对于新进入企业来说，需要面临较高的技术壁垒。尤其是在高端干气密封领域，新进入企业需要长时间的设计、生产、应用经验积累才能形成一定的竞争力，其面临的技术壁垒更高。（二）机械密封行业专业人才壁垒机械密封行业，尤其是干气密封、液膜密封领域，是典型的跨学科边缘领域。在理论方面，本行业涉及流体力学、传热学、摩擦与润滑学、材料学等众多专业理论学科，需要具备跨领域研究能力的研发人员；在工程方面，本行业涉及化工工艺、流体机械、化工设备、机械制造、工业自动化、计算机、材料工程等众多专业工程学科，需要具备密封产品设计能力的工程技术人员；在生产、测试、现场服务方面，本行业需要优秀的生产技术工人，以及经验丰富的测试、现场服务人员。目前，国内开设密封专业的高校较少，而且高校密封专业的研究人员的工程经验相对不足。因此，机械密封行业的专业人才最终还是主要依靠企业自身团队的精心培养。新进入企业在人才方面面临很高的进入壁垒。（三）机械密封行业客户认证壁垒对于机械密封生产厂商而言，下游客户主要分布在石油化工、煤化工等行业。行业的大型客户不会将价格作为选择供应商的唯一衡量标准，还会从产品质量、技术研发、生产规模、服务响应等多方面进行综合评定，并提出明确的业绩和资质要求。新进入企业，缺乏业绩和相应配套实力，很难取得客户的信任。终端用户对主机设备运行的安全性高度重视，机械密封生产厂商通过严格的考核验证并进入客户的采购体系后，一般会保持长期的合作关系。因此，新进入企业需要面临较高的客户认证壁垒。（四）机械密封行业资金及规模壁垒石油化工、煤化工等行业所使用的压缩机、泵、釜等主机设备处于不断地技术进步和调整中，同时在实际生产过程中客户也会进行生产参数的调试，这些下游应用环境的变化都要求机械密封生产厂商不断根据客户需求开发新产品。在高端机械密封产品的研发生产领域，我国仍处于逐步实现进口替代的发展阶段，未来实现全面进口替代还需要持续的研发与创新投入。新产品和新工艺的研发与升级等均需要大量的资金支持，这将对新进入企业提出较高的资金实力要求。规模较大的生产企业在规模化生产、成本控制、抗风险能力、研发投入、市场竞争等方面拥有较为明显的比较优势。因此，新进入企业面临较高的资金及规模壁垒。机械密封行业的未来发展趋势（一）机械密封行业市场发展趋势中高端机械密封产品具有明显的个性化定制和工业消耗品特征，在主机设备的持续运行过程中存在定期更换、密封升级、日常服务、备件采购等持续需求。终端用户对主机设备运行安全性十分重视，具有较高的客户忠诚度。随着设备制造商将机械设备向终端用户交付使用，机械密封行业的存量终端用户规模不断扩大，未来市场空间将越来越集中到机械密封产品的修复、更换、升级、备件采购等存量市场，其是机械密封生产厂商利润实现的主要来源。增量市场与下游行业固定资产投资情况紧密相关，并会在主机设备交付运行后转化为存量业务。增量市场将一直是机械密封生产厂商拓展存量市场和行业收入的重要组成部分。近年来，在《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》《工业强基工程实施指南（2016-2020年）》《制造基础技术与关键部件重点专项2019年度项目申报指南》《液压液力气动密封行业十三五发展规划》等一系列行业政策所营造的良好政策环境下，以中密控股、丹东克隆和一通密封为代表的国内机械密封行业龙头企业不断延伸和拓展高端机械密封产品市场，与国际密封龙头企业展开竞争，推动高端机械密封的国产化和进口替代进程。未来，随着国内企业尤其是综合实力较强的龙头企业的不断发展，国内机械密封市场的整体进口替代水平有望进一步提升，高端机械密封市场的国产化率将进一步提高，国内企业的市场份额有望取得更大突破。（二）机械密封行业理论发展趋势密封的基础理论涵盖了流体力学、热力学、固体力学、传热学、材料学、摩擦学等多个学科领域。随着各学科基本理论的进步，密封理论正在向解决极端应用场景下的传热、变形、磨损和微尺度下的流动特性等方向发展。密封理论的不断发展将有力的支撑机械密封产品向大型化、高参数化、环保化和高稳定性的趋势发展，以满足极端应用场景下主机设备的密封需求。（三）机械密封行业技术发展趋势机械密封产品在研发设计、试验监测、加工生产等生产环节依托计算机、信息、工业自动化、数控加工等领域技术发展。随着虚拟现实技术的发展，机械密封产品的数字化设计将成为主流方向；三维可视化技术、传感器技术、振动和噪声等测试分析技术以及先进测量仪器、试验手段将在机械密封的试验和监测方面得到进一步推广和应用；未来纳米级机械加工、电子束和离子束加工、LIGA（光刻）技术、扫描隧道显微等高科技加工技术将支持机械密封加工技术在微纳制造、极端制造、数字制造等方面的同步发展。此外，智能制造技术有助于提高企业设计中心、加工中心、生产线、销售服务系统的信息智能化、网络化集成与共享，是企业实现产品全生命周期的高度柔性化和集成化的技术方向。（四）机械密封行业产品发展趋势随着石油化工、煤化工、冶金等终端下游行业的供给侧改革不断深入、节能环保标准不断提升、项目建设向大型化不断发展，以及航空航天等高精尖行业的快速发展，机械密封产品的应用领域不断向更高参数、更复杂工况领域延伸，市场对高端机械密封产品的需求呈现扩大趋势。国内机械密封行业经过多年的发展，中低端产品市场已经基本实现进口替代，高端产品市场也已步入进口替代发展阶段，并在部分高参数产品领域逐步开始与国外厂商竞争。未来，随着国内企业在研发和技术创新方面的不断突破，国内高端机械密封产品覆盖的市场深度和广度将进一步延伸和拓展，高端机械密封的国产化和进口替代将持续深化。（五）机械密封行业市场集中度发展趋势全球机械密封行业经过一百多年的发展已经呈现高度集中的市场格局和稳定的专业化分工。由于我国工业建设起步较晚，发展初期主要以产品模仿为主，加上受计划经济期间重主机、轻配套思想影响较大，自主创新能力培养较为落后。目前，我国机械密封企业产品主要集中在中低端，行业整体处于分散化、低集中度的发展阶段。近年来，国内部分规模较大的企业通过产业并购的方式提升了自身市场占有率。未来，随着国家供给侧改革的不断深化和节能环保要求的不断提高以及产业结构调整与升级的持续推进，机械密封行业的市场集中度有望得到进一步提升。机械密封行业利润水平的变动趋势及变动原因机械密封行业的利润水平与产品的技术水平和市场竞争程度密切相关。低参数、低技术含量的低端机械密封产品市场的进入门槛相对较低，生产企业众多，市场竞争较为激烈，企业的议价能力较低，利润空间较小。随着供给侧改革深入、节能环保和产业集中度不断提高，未来低端机械密封市场的利率水平将逐步稳定，但仍将持续处于较低利润水平。高参数、高技术含量的高端机械密封产品市场的进入门槛较高，国内主要是中密控股和一通密封等少数企业能够与国外厂商进行竞争。高端机械密封产品的市场需求逐年上升，在研发能力、技术、产品、服务等方面具备比较优势的生产企业的议价能力也较强，综合考虑未来市场的竞争等因素，长期看，高端机械密封产品的利润率将维持在一个相对较高的水平。此外，机械密封产品属于工业消耗品，配套中高端机械密封产品的主机设备在销往终端下游行业客户后，客户还会有定期更换、密封升级、备件采购等一系列的需求。机械密封行业终端用户对主机设备运行的安全性要求很高，设置有较高的供应商准入门槛。在机械密封产品存量市场内，下游大型客户对机械密封产品稳定性和先进性的敏感度高于对价格的敏感度，因此，存量市场的利润水平相对较高。机械密封行业与上下游行业的关联性机械密封的上游行业为金属、橡胶、塑料和石墨等材料及其制品和仪器仪表制造业，下游行业包括压缩机、泵、釜等输送或搅拌流体的旋转机械设备制造业，终端应用行业包括石油化工、煤化工、管道输送、电力、冶金、制药、食品、船舶、、航空航天等行业。（一）上游行业与机械密封行业的关联性分析机械密封上游行业的经营者众多，市场竞争较为充分，处于相对成熟的发展阶段。本行业与上游产业的关联性主要包括：（1）上游原材料的品类属性繁多，价格特点各异，如不锈钢等金属材料具有大宗商品性质，频繁的价格变动会引起本行业成本波动，而仪器仪表等产品的价格相对稳定；（2）上游行业的产品质量的提升将有利于本行业产品及服务的推广；（3）上游行业的技术更新和产品研发将促进本行业的产品升级和应用范围的扩大，有利于促进本行业的快速发展。（二）下游行业与机械密封行业的关联性分析机械密封下游的石油化工、煤化工等行业既是关乎国计民生的基础性行业，也是与经济政策环境高度相关的周期性行业。目前，随着炼化一体化得到国家政策的大力支持，石油化工、煤化工行业迎来项目建设新周期，一带一路国家战略为国内企业走出国门提供机遇，机械密封市场空间快速扩张，叠加密封产品的工业消耗品特性，使得下游行业需求保持持续增长态势。随着下游行业的发展不断深化，大型化、规模化、环保化、集成化、高参数化、智能化等特点成为未来装备的发展特征，下游行业主机设备对各类高参数、专用化、高稳定性、长寿命的高端机械密封需求不断增加，将推动机械密封行业加大技术研发力度，提升自主创新能力。制造基础技术与关键部件围绕制造基础技术与关键部件，开展基础技术与前沿技术研究，突破关键技术与共性技术，建立健全基础数据库、工业试验验证平台和安全保障技术，完善技术标准体系，为逐步解决国产装备空心化提供技术支撑，大幅度提高为重点领域和重大成套装备自主配套能力。（一）基础件围绕高速精密重载轴承开展轴承服役性能演变规律与失效机理等基础理论、材料对性能影响规律和失效机理等研究，掌握高速、精密、重载轴承设计理论、寿命理论及试验方法，动态性能试验技术与方法，掌握高铁轴箱轴承、风力发电机组主轴与齿轮箱轴承、机器人和机床精密轴承、特大型装备静压轴承等设计、试验和批量化制造核心技术，开展典型应用示范。围绕高参数齿轮及传动装置开展高参数齿轮传动啮合失效机理、特殊条件下齿轮副基本工作理论、研究，研究高速重载齿轮传动、轻合金齿轮、高性能蜗杆传动及新型机构，基准级别齿轮渐开线样板设计与超精密制造和计量，突破高参数齿轮传动和精密减速器设计、制造和检测共性关键技术，形成标准及技术规范，实现高参数齿轮及传动装置在民用航空装备、工程机械、大型海洋装备、高速列车、海上风电、机器人等装备的示范应用。围绕高端液压件与密封件开展新型高功率重量比和高能量密度液压件的设计方法研究，高参数液压阀、泵等新结构和新方法研究。研究密封可靠性设计、延寿、运行试验技术，开发高性能检测、可靠性评估和测试装备，建立性能评价体系与标准。开发高压力等级多路阀和液压泵、大规格柱塞泵与比例流量阀、高效率静液传动元件与系统、高参数密封件、液压动力总成系统等，实现在工程机械与农业机械、重型机械、航空航天、海洋工程装备等示范应用。（二）基础制造工艺研究高活性金属与铸型界面反应机制和成形方法、铸造全流程精确控制、铸造过程仿真与在线检测等关键技术，掌握钛合金、高温合金铸件精密铸造技术、铸锻件近净成形与精准成形工艺，开展各类材料成形过程动态仿真参数优化技术研发应用，实现典型产品应用示范。研究零件可控清洁热处理工艺、真空等温淬火热处理工艺等关键技术，开发清洁热处理装备，完善热处理工艺数据库。开发高温耐蚀涂层技术、润滑耐磨抗氧化表面工艺材料、工艺及表面处理装备。研究高速干切基本机理和新型干切机床结构，工艺参数优化及基础数据库；研究微量润滑作用机理和测试选用技术，低温微量润滑集成制造技术；环保清洁切削液配置技术。（三）工业性验证平台与基础数据库建立精密齿轮及传动装置、高压大流量液压元件、高参数密封件、高速重载轴承等关键基础件性能及可靠性试验平台，工业传感器、智能仪器仪表性能及可靠性测试平台，对相关的基础技术、关键部件与产品进行试验验证，完善技术标准体系。研究先进制造工艺方法、工艺基础数据库，研究并整合国内外制造工艺相关数据资源，建立健全制造基础技术数据库、基础制造工艺资源环境属性数据库等。研发基础数据采集工具和知识库管理系统和标准，开发面向基础工艺和典型产品全生命周期环境影响评价工具。（四）制造过程安全保障关键技术研究关键部件故障响应安全机制、功能安全定量计算数学模型和定性评价体系等功能安全设计与评估验证技术；研究物理安全、功能安全、网络安全一体化融合的方法理论、制造系统安全一体化管控等安全一体化融合技术；研究安全威胁和攻击机理分析与建模、实时攻击隔离与抑制等工业互联网安全技术；故障预测与健康管理（PHM）等测控产品安全可用关键技术研究；开展功能、网络安全工业化试验验证，典型工业协议安全性分析验证，工业互联网安全漏洞库等研究。影响机械密封行业发展的因素（一）影响机械密封行业发展的有利因素1、国家产业政策支持机械密封行业持续稳定发展机械密封行业的发展一直受益于国家产业政策的大力支持。十二五期间和十三五期间，国家相继出台了一系列相关产业政策、规划，对装备制造业的基础性产业进行指导和大力支持。《关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业和我国经济发展的重要支柱产业，为加快装备制造业的振兴，要以装备制造业振兴为契机，带动相关产业协调发展。装备制造业的快速发展将拉动作为配套的机械密封产品的需求，促进机械密封行业的同步快速发展。《十三五先进制造技术领域科技创新专项规划》确定先进制造领域重点从系统集成、智能装备、制造基础和先进制造科技创新示范工程四个层面，围绕13个主要方向开展重点任务部署。制造基础技术与关键部件作为主要方向之一，发展内容包括：围绕高端液压件与密封件开展新型高功率重量比和高能量密度液压件的设计方法研究，研究密封可靠性设计、延寿、运行试验技术，开发高参数密封件等。相关政府部门出台的一系列支持和鼓励政策为机械密封行业的发展指明了方向，营造了良好的政策环境。2、国民经济稳定发展和一带一路等国家战略实施带动机械密封行业发展自改革开放以来，我国经济保持高速发展，工业增加值基本保持了平稳快速增长态势。根据国家统计局的数据显示，2010-2019年间，我国工业增加值从16．51万亿元增长至31．71万亿元，年复合增长率达7．52%。机械密封行业的终端下游涉及石油化工、煤化工、管道输送、电力、冶金、制药、食品、船舶、、航空航天等众多行业，行业分布广泛，我国整体工业发展的良好趋势将对机械密封行业的发展起到有力的拉动作用。近年来，国家引导经济不断向高质量发展轨道转换，我国工业在供给侧改革不断深入、节能环保标准不断提高、结构调整不断改善的背景下有望获得更高质量的发展，带动机械密封产品市场需求的持续增长。此外，随着我国一带一路等国际化战略的不断推进，国内机械密封行业厂商也将迎来走出去的发展机遇。一带一路沿线国家的石油化工（含管道输送）等工业发展也将为国内机械密封产品的出口形成需求拉动。伴随产业转型升级，近年来我国环保、航空航天、核电、生物制药等行业发展迅速，尤其是对高端机械密封产品需求稳定的新兴行业崛起迅速。这些行业的发展带动了对机械密封产品的需求增加。例如，在环保行业中，大型污水处理设备中的压缩机、离心泵均需要机械密封产品。城镇化的不断推进、工业产生废水量的不断增加及环保要求的不断提高都要求污水处理能力不断提升，相关环保设施的投入增加带动了相关设备及机械密封产品的需求。加上石油化工、煤化工、火电、冶金等行业的供给侧改革深入、节能环保标准提升、项目建设向大型化发展，中高端机械密封产品的市场需求将得到进一步释放。（二）影响机械密封行业发展不利因素国内机械密封行业企业在低端产品市场竞争激烈；在对技术和创新能力要求严格的高端产品领域，仅少数企业可以进行生产，许多产品仍然依赖进口。受计划经济期间重主机、轻配套思想的影响，长期以来，机械密封行业存在整体投入较少、基础差、底子薄、实力弱等问题。国外机械密封行业巨头在研发能力和研发投入方面远超国内企业，国内多数企业技术开发能力弱，缺乏自主研发实力，限制了企业的进一步发展。高端机械密封对基础密封材料的要求较高，目前国内基础材料生产厂商在高质量产品的研发投入和生产方面还有待提高。中高端机械密封产品生产过程中所需的高性能石墨、工程陶瓷、高分子复合材料等密封基础材料进口依赖程度高，一定程度上限制了国内中高端机械密封产品的研发和生产。虽然在国内机械密封市场中，国内产品已逐步对进口产品形成替代，尤其是中低端机械密封产品已经基本达到完全进口替代。但是，国际巨头（如约翰克兰、伊格尔博格曼）通过在华新建工厂对国内厂商的发展形成了较大竞争压力。国际巨头在国内本土化的产品定位在中低端市场，凭借其技术、资金和品牌等优势，通过在国内新建工厂进一步压缩了其生产成本，加上其自身的品牌价值，国际巨头在国内市场竞争中获得了一定的比较优势，对本就集中在中低端市场的国内企业形成了较大的竞争压力。因此，国内机械密封生产厂商在发展过程中，不仅需要在高端产品的研发和进口替代方面持续投入资金、人力等资源与国际巨头竞争，还需要应对国际巨头本土化生产策略在中低端市场带来的市场份额侵蚀压力。激光制造面向航空航天、高端装备、电子制造、新能源、新材料、医疗仪器等战略性新兴产业的迫切需求，实现高端产业激光制造装备的自主开发，形成激光制造的完整产业体系，促进我国激光制造技术与产业升级，大幅提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力。（一）激光与材料的相互作用机理面向航空航天、新能源、电子制造、医疗等领域的国家重大需求，探索激光与材料相互作用的复杂物化过程，研究超快激光制造的新原理、新方法、新应用。开展大功率激光/短波长激光与材料相互作用机理、高精高效制造方法等方面的研究，掌握激光高品质表面制造、精细制造、极端微结构、高精高效制造等制造机制与实现方法。（二）激光器与核心功能部件研究激光器动力学，掌握激光晶体/光学晶体、半导体激光芯片等激光器关键功能部件的国产化。针对高端制造用激光器的迫切需求，开展工业化光纤/半导体大功率激光器制造技术、工业化超快（飞秒、皮秒）激光器制造技术、工业化短（紫外、深紫外）波长激光器制造技术等方面的研究，开展激光器标准建设，实现高性能激光器及核心关键部件的国产化与产业化。（三）复杂构件表面的激光精细制造技术与装备研究激光表面精细制造、激光清洗、激光抛光等核心技术，探索器件表面功能性结构的激光高质、高效制造机理与新技术，研究关键构件表面微结构成形机理与实现方法，并掌握激光光束路径规划及高速扫描、激光制造装备在线监测与补偿、激光制造过程精密在线检测等装备关键技术，开发航空航天、微电子、生物医疗等领域典型复杂构件的激光精密加工技术与装备，提升国产激光制造技术与装备的竞争力。（四）大功率激光高效制造技术与装备研究特殊工况下的激光制造机理与失效行为，突破大型构件激光制造装备的设计制造技术瓶颈，攻克大型构件定位、质量在线检测等关键技术，研究激光切割、激光打孔、激光冲击强化、激光焊接以及激光复合制造等关键技术，开发面向飞机、船舶、高铁等大型构件制造中的高