高参数机械密封专题汇报

高参数机械密封专题汇报

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。近年来，我国制造业加强科技创新、促进科技成果转化和产业化，取得了重要突破和实质性进展，形成了产学研结合、较为完备的产业创新体系。建设了一批国家重点实验室、国家工程技术研究中心等科研基地；成立了一批国家产业技术创新战略联盟，为我国制造业的健康持续发展提供了重要保障。发展先进制造技术是国家战略需求（一）建设制造强国的战略需要制造业是国民经济的主体，是富国之基、强国之本。我国经济社会各领域的发展，要求制造业提供更先进的生产技术水平、高品质的消费产品、自主可控的重大技术装备。从制造大国转变为制造强国，是我国制造业发展的战略选择。发展先进制造技术，增强制造领域的自主创新能力和整体实力，推进制造质量和产品品牌建设，才能全面提升我国制造业水平，这是提升我国综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。（二）经济发展和产业结构调整的现实需求我国经济发展已进入速度变化、结构优化和动力转换的新常态。资源环境约束不断强化，劳动力等生产要素成本正在加快上升，投资和出口增速放缓，主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式已难以为继，推进供给侧结构性改革，提质增效已成为经济发展的主要目标。转变经济发展方式，打造竞争新优势，要依靠科技创新提供发展新动力。（三）应对国际产业竞争的战略需要世界制造业产业竞争格局正在发生重大调整。欧美等工业发达国家纷纷制定再工业化战略，重点发展先进制造技术，抢占制造业高端。新兴发展中国家也在积极参与全球产业再分工，承接产业及资本转移，抢占制造业的中低端。双重挤压的外部环境短期内不会改变。通过增强制造业技术水平，提高制造业生产效率，使我国制造业在产业竞争中跨入中高端，对国家未来发展意义重大。增材制造重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础。（一）增材制造控形控性的科学基础探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法，为提升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引。（二）基于增材制造的结构优化设计技术发展基于增材制造工艺特性，融合力学、物理与化学多种功能的结构优化设计技术，为结构整体化、轻量化、高性能化和满足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件，支撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。（三）增材制造专用材料制备技术基于增材制造的工艺特性和应用需求，开展增材制造专用金属和非金属材料的设计与制备技术研究，最大限度地发挥增材制造技术优势，大幅度拓展增材制造的产业化应用领域。（四）增材制造的核心装备设计与制造技术针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术，开展相关装备设计与制造技术的深入研究，占据增材制造产业价值链的高端。（五）评价体系与标准建设研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系，为增材制造的广泛产业化应用奠定基础，并显著增强我国增材制造技术的国际竞争力。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。机械密封的结构干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型、先进的非接触式机械端面密封。干气密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。干气密封与机械密封的结构相似，主要的差异体现在两个方面：a、机械密封的动、静环为接触式运行，端面润滑为液体润滑；干气密封的动、静环运行时为非接触运行，端面润滑为气体润滑。b、接触式机械密封的动、静环端面是没有动压槽，干气密封在较硬的密封环上（可以是动环，也可以是静环），用激光加工微观动压槽形。干气密封的出现，是密封技术的一次革命。干气密封是非接触式机械密封的最典型代表，在高速高压条件下不会产生太大的摩擦热，其应用基本不受流体旋转设备轴封端面最大允许PV值的限制，也克服了以往气体介质受到密封封液污染的问题。因为接触式机械密封在运行过程中会因接触产生摩擦，在高速高压工况条件下，接触式机械密封端面的PV值将达到很高水平，由此产生巨大的摩擦热，当该摩擦热大到无法通过辅助措施及时传导出去时，密封端面材料将发生剧烈磨损，直至损环。因此，接触式机械密封的使用都受到PV值限制，许用PV值实际上成了接触式机械密封应用的天花板。此外，作为过渡型非接触式机械密封的液膜密封虽克服了接触摩擦的问题，但在环保和能耗方面相较干气密封没有比较优势。因此，干气密封产品在解决流体旋转设备的密封问题方面具有广阔的应用发展前景。干气密封相较机械密封在各环节均具有更高的门槛，一般厂商很难仿制。在理论设计方面，干气密封需要综合流体力学、传热学、结构力学、摩擦学、材料学等多学科知识，并耦合各种物理场进行综合分析，然后进入工程分析、设计，拥有很高的理论设计门槛。在制造工艺方面，干气密封需要保证其微米级气膜在复杂工况下的稳定，因此对高精度端面加工技术等制造工艺提出了更高要求。在产品测试方面，干气密封厂商需要结合具体情况自主设计和搭建专用测试车间，自主设计、安装和调试测试设备，并自主开发测试流程和测试方法，拥有很高的产品测试自主设计能力要求。此外，在工程经验方面，干气密封要求生产厂商具备丰富的工程应用经验，并对所应用终端设备的运行参数和运行工况等情况充分了解。密封产品根据其工况环境、监测需求等情况需要配套相应的密封辅助系统。密封辅助系统的作用主要系对密封产品进行冲洗散热、降温、隔离、吹扫、分离、清洁等，保障密封产品在其最佳的工作环境下运行，提高密封产品的稳定性、可靠性，并延长其使用寿命。同时，为进一步监控密封产品的运行状况，做到预知性检修，确保密封可靠运行，密封辅助系统上还相应增设有压力检测、温度检测、液位检测、流量监测等仪器仪表。客户向密封生产企业购买密封辅助系统的需求与密封辅助系统的复杂程度和相关密封产品的设计工艺、工况环境、监测需求等情况有关。客户通常会自行购置比较简单的密封辅助系统，而向密封生产企业购买相对复杂的配套密封辅助系统。同时，密封辅助系统与密封产品的数量配比关系也会因密封产品的设计工艺、工况环境和监测需求等情况的不同而有所差异。实际生产和应用中存在多套密封产品共用一个配套密封辅助系统的情况。因此，客户购买密封产品和密封辅助系统没有固定配比关系。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