机械密封产品行业投资潜力及发展前景分析报告

机械密封产品行业投资潜力及发展前景分析报告

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。机械密封行业经营模式机械密封的应用领域十分广泛，不同的下游行业使用的主机设备存在差异，并且主机设备的应用场景存在着不同的需求和特点，因此，中高端机械密封产品通常是根据客户的个性化需求进行定制化设计和生产。机械密封生产企业通过招投标、竞争性谈判等多种方式取得业务机会，然后根据不同客户的具体需求进行有针对性的研发设计和定制化生产，再向设备制造商提供定制化的密封产品作为其生产主机设备的配套核心零部件。此外，由于机械密封产品具有工业消耗品的特征，机械密封生产企业也为终端用户提供机械密封产品升级、备件采购和产品修复等产品或服务。机械密封市场应用可分为增量业务与存量业务。增量业务与下游行业的投资强度密切相关，下游行业的周期性波动亦会传导至机械密封行业，带来较为明显的周期性特征。存量业务是由增量业务进入常态化运行后转化而来，密封产品属于一种工业消耗品，在使用过程中存在更换、修复、升级的需求，随着产品应用规模的扩大，这些需求亦将保持稳定的增长，较少受到下游行业周期性的影响。机械密封行业的销售区域性特征受到终端下游行业区域性分布的影响，在石油化工、煤化工、电力和冶金等资源分布或进口贸易存在区域性特征的行业，机械密封产品的销售也会随之呈现一定程度的区域性分布特征。以石化行业为例，我国在2015年以来提出建设七大石化产业基地，石化产业集群化升级将对面向石化行业的机械密封销售产生一定的区域性分布影响。机械密封产品的运输较为便利，不存在显著的销售半径特征，加上本身下游应用领域分布的广泛性，机械密封行业的最终消费区域会受到下游行业的区域性特征的影响，但本身销售不存在明显的区域性特征。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端激光制造技术、装备与标准。（五）先进激光精密微细制造技术与装备针对航空航天、微电子、新型微小航空器件、光子集成器件等领域，突破激光衍射极限的纳米尺度制造、复杂微纳操纵及激光纳米连接、激光光束整形与协同控制等关键技术，开发硬脆材料高效精密制造、异种材料的激光高性能连接制造、极端微纳结构精细制造等技术与装备，并设计和加工若干具有重大应用前景的新型功能器件。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。我国制造业发展对科技创新的需求粗放式发展道路已经无法适应我国制造业的发展，通过科技创新提高制造业竞争力是必由之路。在当前我国制造业实施战略转型的关键时期，制造业健康快速发展对科技创新工作提出了明确的需求。（一）加强制造基础能力方面的科技创新制造业基础技术研究能力薄弱已经成为当前制约我国制造业发展的主要瓶颈，其中基础材料、关键基础零部件、电子元器件、集成电路、传感器、控制系统、软件工具及平台等众多领域的基础研究、关键技术研究、关键工艺研究都没有掌握自主核心技术，工艺装备、测试与实验装备、标准化等共性技术自主创新能力薄弱，亟需科技攻关。（二）亟需加强制造企业经营管理模式创新我国制造企业管理正处于由传统管理模式向现代管理模式转变的阶段，经营目标、管理模式、管理理念和决策标准发生根本性变化，多数企业并没有从根本上改变以产品为中心的传统制造模式，无法适应互联网、云制造等模式下的多品种大批量定制化的要求，企业管理信息化、生产过程智能化、咨询服务网络化的水平制约着中国制造业的快速发展。（三）亟需提升制造业智能化水平随着中低端产品加工制造产业重心向东南亚等发展中国家转移，我国装备制造业在全球地位面临挑战，急需利用互联网、物联网、大数据、传感器等增强装备产品智能化程度，构建数字化、智能化、网络化的智能化生产线和数字化工厂，从而提升生产效率、产品质量，提升产业的竞争力。（四）亟需加强新兴产业关键装备的研发我国新兴产业所需装备的需求缺口较大。光电子、先进光伏电池设备、新一代通信设备等发展所需的关键技术和核心技术的自给率较低，核心技术掌握仍较少，试验设计能力较欠缺、技术集成能力薄弱、制造装备进口依赖大，新兴产业发展所需的关键装备自给不足。（五）亟需加强绿色制造技术的研发优质高效、节能、节材的先进基础制造工艺和自动化、智能化技术的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放与国际先进水平相比存在较大差距。亟需发展先进绿色制造技术与产品，突破制造业绿色产品设计、环保材料、节能环保工艺、绿色回收处理等关键技术，支撑制造业可持续发展。密封行业产品简介在化学工业和石油化工等工业领域中，从原料到成品，往往需要经过多道工序，因此该等行业也被称为过程工业，过程工业的典型代表包括石油化工、煤化工等化工行业以及医药、食品等制造业。在过程工业中，既包括物理处理的过程，也包括化学变化的过程，其中绝大多数过程是在液相或气相状态下，并处于一定的压力和温度条件下进行的，因此大多数机器设备本身以及设备之间的连接系统都存在流体（液体、气体、粉体）的密封性问题。由于传动轴贯穿设备内外，过程设备在工作过程中，轴与设备腔体之间存在一个圆周间隙，需要在此间隙处安装密封作为阻止输送流体泄漏的轴封装置。若未安装密封装置，当设备内压力高于外界压力，机器设备内部的流体可能向外部泄漏，反之，外界的流体也可