高參數(shù)機械密封專題匯報

高參數(shù)機械密封專題匯報

圍繞制造基礎技術與關鍵部件，開展基礎技術與前沿技術研究，突破關鍵技術與共性技術，建立健全基礎數(shù)據(jù)庫、工業(yè)試驗驗證平臺和安全保障技術，完善技術標準體系，為逐步解決國產(chǎn)裝備空心化提供技術支撐，大幅度提高為重點領域和重大成套裝備自主配套能力。近年來，我國制造業(yè)加強科技創(chuàng)新、促進科技成果轉化和產(chǎn)業(yè)化，取得了重要突破和實質(zhì)性進展，形成了產(chǎn)學研結合、較為完備的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。建設了一批國家重點實驗室、國家工程技術研究中心等科研基地；成立了一批國家產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為我國制造業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供了重要保障。發(fā)展先進制造技術是國家戰(zhàn)略需求（一）建設制造強國的戰(zhàn)略需要制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是富國之基、強國之本。我國經(jīng)濟社會各領域的發(fā)展，要求制造業(yè)提供更先進的生產(chǎn)技術水平、高品質(zhì)的消費產(chǎn)品、自主可控的重大技術裝備。從制造大國轉變?yōu)橹圃鞆妵俏覈圃鞓I(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。發(fā)展先進制造技術，增強制造領域的自主創(chuàng)新能力和整體實力，推進制造質(zhì)量和產(chǎn)品品牌建設，才能全面提升我國制造業(yè)水平，這是提升我國綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。（二）經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的現(xiàn)實需求我國經(jīng)濟發(fā)展已進入速度變化、結構優(yōu)化和動力轉換的新常態(tài)。資源環(huán)境約束不斷強化，勞動力等生產(chǎn)要素成本正在加快上升，投資和出口增速放緩，主要依靠資源要素投入、規(guī)模擴張的粗放發(fā)展模式已難以為繼，推進供給側結構性改革，提質(zhì)增效已成為經(jīng)濟發(fā)展的主要目標。轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，打造競爭新優(yōu)勢，要依靠科技創(chuàng)新提供發(fā)展新動力。（三）應對國際產(chǎn)業(yè)競爭的戰(zhàn)略需要世界制造業(yè)產(chǎn)業(yè)競爭格局正在發(fā)生重大調(diào)整。歐美等工業(yè)發(fā)達國家紛紛制定再工業(yè)化戰(zhàn)略，重點發(fā)展先進制造技術，搶占制造業(yè)高端。新興發(fā)展中國家也在積極參與全球產(chǎn)業(yè)再分工，承接產(chǎn)業(yè)及資本轉移，搶占制造業(yè)的中低端。雙重擠壓的外部環(huán)境短期內(nèi)不會改變。通過增強制造業(yè)技術水平，提高制造業(yè)生產(chǎn)效率，使我國制造業(yè)在產(chǎn)業(yè)競爭中跨入中高端，對國家未來發(fā)展意義重大。增材制造重點解決增材制造領域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學問題，突破一批重點成形工藝及裝備產(chǎn)品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫(yī)療等領域開展應用，引領增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。形成創(chuàng)新設計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標準等相對完善的技術創(chuàng)新與研發(fā)體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用的技術基礎。（一）增材制造控形控性的科學基礎探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結構與性能的形成規(guī)律與關鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術和裝備設計水平提供堅實的科學支撐，并為形成重大原創(chuàng)性增材制造新技術提供科學指引。（二）基于增材制造的結構優(yōu)化設計技術發(fā)展基于增材制造工藝特性，融合力學、物理與化學多種功能的結構優(yōu)化設計技術，為結構整體化、輕量化、高性能化和滿足聲、光、電、磁、熱等多功能化提供設計方法和設計軟件，支撐我國高端裝備的自主創(chuàng)新設計和跨越式技術發(fā)展。（三）增材制造專用材料制備技術基于增材制造的工藝特性和應用需求，開展增材制造專用金屬和非金屬材料的設計與制備技術研究，最大限度地發(fā)揮增材制造技術優(yōu)勢，大幅度拓展增材制造的產(chǎn)業(yè)化應用領域。（四）增材制造的核心裝備設計與制造技術針對激光/電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)燒結、高能束金屬沉積成形、光固化、激光沉積打印、微滴噴射3D打印、熔融沉積造型等已經(jīng)展示重大產(chǎn)業(yè)化應用價值的增材制造技術，開展相關裝備設計與制造技術的深入研究，占據(jù)增材制造產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端。（五）評價體系與標準建設研究制定增材制造的材料標準、設計標準、工藝標準、裝備標準、檢測標準、數(shù)據(jù)標準和服務標準等7個方面的標準體系，為增材制造的廣泛產(chǎn)業(yè)化應用奠定基礎，并顯著增強我國增材制造技術的國際競爭力。機械密封行業(yè)的未來發(fā)展趨勢（一）機械密封行業(yè)市場發(fā)展趨勢中高端機械密封產(chǎn)品具有明顯的個性化定制和工業(yè)消耗品特征，在主機設備的持續(xù)運行過程中存在定期更換、密封升級、日常服務、備件采購等持續(xù)需求。終端用戶對主機設備運行安全性十分重視，具有較高的客戶忠誠度。隨著設備制造商將機械設備向終端用戶交付使用，機械密封行業(yè)的存量終端用戶規(guī)模不斷擴大，未來市場空間將越來越集中到機械密封產(chǎn)品的修復、更換、升級、備件采購等存量市場，其是機械密封生產(chǎn)廠商利潤實現(xiàn)的主要來源。增量市場與下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資情況緊密相關，并會在主機設備交付運行后轉化為存量業(yè)務。增量市場將一直是機械密封生產(chǎn)廠商拓展存量市場和行業(yè)收入的重要組成部分。近年來，在《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃（2012-2030年）》《工業(yè)強基工程實施指南（2016-2020年）》《制造基礎技術與關鍵部件重點專項2019年度項目申報指南》《液壓液力氣動密封行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃》等一系列行業(yè)政策所營造的良好政策環(huán)境下，以中密控股、丹東克隆和一通密封為代表的國內(nèi)機械密封行業(yè)龍頭企業(yè)不斷延伸和拓展高端機械密封產(chǎn)品市場，與國際密封龍頭企業(yè)展開競爭，推動高端機械密封的國產(chǎn)化和進口替代進程。未來，隨著國內(nèi)企業(yè)尤其是綜合實力較強的龍頭企業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)機械密封市場的整體進口替代水平有望進一步提升，高端機械密封市場的國產(chǎn)化率將進一步提高，國內(nèi)企業(yè)的市場份額有望取得更大突破。（二）機械密封行業(yè)理論發(fā)展趨勢密封的基礎理論涵蓋了流體力學、熱力學、固體力學、傳熱學、材料學、摩擦學等多個學科領域。隨著各學科基本理論的進步，密封理論正在向解決極端應用場景下的傳熱、變形、磨損和微尺度下的流動特性等方向發(fā)展。密封理論的不斷發(fā)展將有力的支撐機械密封產(chǎn)品向大型化、高參數(shù)化、環(huán)?；透叻€(wěn)定性的趨勢發(fā)展，以滿足極端應用場景下主機設備的密封需求。（三）機械密封行業(yè)技術發(fā)展趨勢機械密封產(chǎn)品在研發(fā)設計、試驗監(jiān)測、加工生產(chǎn)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)依托計算機、信息、工業(yè)自動化、數(shù)控加工等領域技術發(fā)展。隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，機械密封產(chǎn)品的數(shù)字化設計將成為主流方向；三維可視化技術、傳感器技術、振動和噪聲等測試分析技術以及先進測量儀器、試驗手段將在機械密封的試驗和監(jiān)測方面得到進一步推廣和應用；未來納米級機械加工、電子束和離子束加工、LIGA（光刻）技術、掃描隧道顯微等高科技加工技術將支持機械密封加工技術在微納制造、極端制造、數(shù)字制造等方面的同步發(fā)展。此外，智能制造技術有助于提高企業(yè)設計中心、加工中心、生產(chǎn)線、銷售服務系統(tǒng)的信息智能化、網(wǎng)絡化集成與共享，是企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的高度柔性化和集成化的技術方向。（四）機械密封行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展趨勢隨著石油化工、煤化工、冶金等終端下游行業(yè)的供給側改革不斷深入、節(jié)能環(huán)保標準不斷提升、項目建設向大型化不斷發(fā)展，以及航空航天等高精尖行業(yè)的快速發(fā)展，機械密封產(chǎn)品的應用領域不斷向更高參數(shù)、更復雜工況領域延伸，市場對高端機械密封產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)擴大趨勢。國內(nèi)機械密封行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，中低端產(chǎn)品市場已經(jīng)基本實現(xiàn)進口替代，高端產(chǎn)品市場也已步入進口替代發(fā)展階段，并在部分高參數(shù)產(chǎn)品領域逐步開始與國外廠商競爭。未來，隨著國內(nèi)企業(yè)在研發(fā)和技術創(chuàng)新方面的不斷突破，國內(nèi)高端機械密封產(chǎn)品覆蓋的市場深度和廣度將進一步延伸和拓展，高端機械密封的國產(chǎn)化和進口替代將持續(xù)深化。（五）機械密封行業(yè)市場集中度發(fā)展趨勢全球機械密封行業(yè)經(jīng)過一百多年的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)高度集中的市場格局和穩(wěn)定的專業(yè)化分工。由于我國工業(yè)建設起步較晚，發(fā)展初期主要以產(chǎn)品模仿為主，加上受計劃經(jīng)濟期間重主機、輕配套思想影響較大，自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)較為落后。目前，我國機械密封企業(yè)產(chǎn)品主要集中在中低端，行業(yè)整體處于分散化、低集中度的發(fā)展階段。近年來，國內(nèi)部分規(guī)模較大的企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)并購的方式提升了自身市場占有率。未來，隨著國家供給側改革的不斷深化和節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高以及產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整與升級的持續(xù)推進，機械密封行業(yè)的市場集中度有望得到進一步提升。機械密封行業(yè)與上下游行業(yè)的關聯(lián)性機械密封的上游行業(yè)為金屬、橡膠、塑料和石墨等材料及其制品和儀器儀表制造業(yè)，下游行業(yè)包括壓縮機、泵、釜等輸送或攪拌流體的旋轉機械設備制造業(yè)，終端應用行業(yè)包括石油化工、煤化工、管道輸送、電力、冶金、制藥、食品、船舶、、航空航天等行業(yè)。（一）上游行業(yè)與機械密封行業(yè)的關聯(lián)性分析機械密封上游行業(yè)的經(jīng)營者眾多，市場競爭較為充分，處于相對成熟的發(fā)展階段。本行業(yè)與上游產(chǎn)業(yè)的關聯(lián)性主要包括：（1）上游原材料的品類屬性繁多，價格特點各異，如不銹鋼等金屬材料具有大宗商品性質(zhì)，頻繁的價格變動會引起本行業(yè)成本波動，而儀器儀表等產(chǎn)品的價格相對穩(wěn)定；（2）上游行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量的提升將有利于本行業(yè)產(chǎn)品及服務的推廣；（3）上游行業(yè)的技術更新和產(chǎn)品研發(fā)將促進本行業(yè)的產(chǎn)品升級和應用范圍的擴大，有利于促進本行業(yè)的快速發(fā)展。（二）下游行業(yè)與機械密封行業(yè)的關聯(lián)性分析機械密封下游的石油化工、煤化工等行業(yè)既是關乎國計民生的基礎性行業(yè)，也是與經(jīng)濟政策環(huán)境高度相關的周期性行業(yè)。目前，隨著煉化一體化得到國家政策的大力支持，石油化工、煤化工行業(yè)迎來項目建設新周期，一帶一路國家戰(zhàn)略為國內(nèi)企業(yè)走出國門提供機遇，機械密封市場空間快速擴張，疊加密封產(chǎn)品的工業(yè)消耗品特性，使得下游行業(yè)需求保持持續(xù)增長態(tài)勢。隨著下游行業(yè)的發(fā)展不斷深化，大型化、規(guī)?；h(huán)?；?、集成化、高參數(shù)化、智能化等特點成為未來裝備的發(fā)展特征，下游行業(yè)主機設備對各類高參數(shù)、專用化、高穩(wěn)定性、長壽命的高端機械密封需求不斷增加，將推動機械密封行業(yè)加大技術研發(fā)力度，提升自主創(chuàng)新能力。機械密封的結構干氣密封是20世紀60年代末期在氣體動壓軸承的基礎上發(fā)展起來的一種新型、先進的非接觸式機械端面密封。干氣密封利用流體動力學原理，通過在密封端面上開設動壓槽而實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。干氣密封與機械密封的結構相似，主要的差異體現(xiàn)在兩個方面：a、機械密封的動、靜環(huán)為接觸式運行，端面潤滑為液體潤滑；干氣密封的動、靜環(huán)運行時為非接觸運行，端面潤滑為氣體潤滑。b、接觸式機械密封的動、靜環(huán)端面是沒有動壓槽，干氣密封在較硬的密封環(huán)上（可以是動環(huán)，也可以是靜環(huán)），用激光加工微觀動壓槽形。干氣密封的出現(xiàn)，是密封技術的一次革命。干氣密封是非接觸式機械密封的最典型代表，在高速高壓條件下不會產(chǎn)生太大的摩擦熱，其應用基本不受流體旋轉設備軸封端面最大允許PV值的限制，也克服了以往氣體介質(zhì)受到密封封液污染的問題。因為接觸式機械密封在運行過程中會因接觸產(chǎn)生摩擦，在高速高壓工況條件下，接觸式機械密封端面的PV值將達到很高水平，由此產(chǎn)生巨大的摩擦熱，當該摩擦熱大到無法通過輔助措施及時傳導出去時，密封端面材料將發(fā)生劇烈磨損，直至損環(huán)。因此，接觸式機械密封的使用都受到PV值限制，許用PV值實際上成了接觸式機械密封應用的天花板。此外，作為過渡型非接觸式機械密封的液膜密封雖克服了接觸摩擦的問題，但在環(huán)保和能耗方面相較干氣密封沒有比較優(yōu)勢。因此，干氣密封產(chǎn)品在解決流體旋轉設備的密封問題方面具有廣闊的應用發(fā)展前景。干氣密封相較機械密封在各環(huán)節(jié)均具有更高的門檻，一般廠商很難仿制。在理論設計方面，干氣密封需要綜合流體力學、傳熱學、結構力學、摩擦學、材料學等多學科知識，并耦合各種物理場進行綜合分析，然后進入工程分析、設計，擁有很高的理論設計門檻。在制造工藝方面，干氣密封需要保證其微米級氣膜在復雜工況下的穩(wěn)定，因此對高精度端面加工技術等制造工藝提出了更高要求。在產(chǎn)品測試方面，干氣密封廠商需要結合具體情況自主設計和搭建專用測試車間，自主設計、安裝和調(diào)試測試設備，并自主開發(fā)測試流程和測試方法，擁有很高的產(chǎn)品測試自主設計能力要求。此外，在工程經(jīng)驗方面，干氣密封要求生產(chǎn)廠商具備豐富的工程應用經(jīng)驗，并對所應用終端設備的運行參數(shù)和運行工況等情況充分了解。密封產(chǎn)品根據(jù)其工況環(huán)境、監(jiān)測需求等情況需要配套相應的密封輔助系統(tǒng)。密封輔助系統(tǒng)的作用主要系對密封產(chǎn)品進行沖洗散熱、降溫、隔離、吹掃、分離、清潔等，保障密封產(chǎn)品在其最佳的工作環(huán)境下運行，提高密封產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性，并延長其使用壽命。同時，為進一步監(jiān)控密封產(chǎn)品的運行狀況，做到預知性檢修，確保密封可靠運行，密封輔助系統(tǒng)上還相應增設有壓力檢測、溫度檢測、液位檢測、流量監(jiān)測等儀器儀表?？蛻粝蛎芊馍a(chǎn)企業(yè)購買密封輔助系統(tǒng)的需求與密封輔助系統(tǒng)的復雜程度和相關密封產(chǎn)品的設計工藝、工況環(huán)境、監(jiān)測需求等情況有關。客戶通常會自行購置比較簡單的密封輔助系統(tǒng)，而向密封生產(chǎn)企業(yè)購買相對復雜的配套密封輔助系統(tǒng)。同時，密封輔助系統(tǒng)與密封產(chǎn)品的數(shù)量配比關系也會因密封產(chǎn)品的設計工藝、工況環(huán)境和監(jiān)測需求等情況的不同而有所差異。實際生產(chǎn)和應用中存在多套密封產(chǎn)品共用一個配套密封輔助系統(tǒng)的情況。因此，客戶購買密封產(chǎn)品和密封輔助系統(tǒng)沒有固定配比關系。機械密封行業(yè)進入壁壘（一）機械密封行業(yè)生產(chǎn)技術壁壘中高端機械密封產(chǎn)品是根據(jù)主機設備結構和用戶工藝特點需求進行定制化設計和制造的非標準化產(chǎn)品。機械密封產(chǎn)品穩(wěn)定運行受到設計技術、基礎材料性能、制造加工工藝、配套輔助系統(tǒng)、安裝調(diào)試技術等多因素的影響。因此，機械密封生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品設計、制造工藝、質(zhì)量管理、試驗測試、技術服務等方面需要擁有較高的技術水平。干氣密封對理論分析和計算能力的要求更高，需要綜合運用流體力學、傳熱學、結構力學、摩擦學、材料學等多學科知識，耦合各種物理場進行綜合分析，然后進行工程分析、設計，再到精密機械加工、激光加工，通過試驗測試階段后，最后才能進入工業(yè)現(xiàn)場安裝、調(diào)試、運行。因此，對于新進入企業(yè)來說，需要面臨較高的技術壁壘。尤其是在高端干氣密封領域，新進入企業(yè)需要長時間的設計、生產(chǎn)、應用經(jīng)驗積累才能形成一定的競爭力，其面臨的技術壁壘更高。（二）機械密封行業(yè)專業(yè)人才壁壘機械密封行業(yè)，尤其是干氣密封、液膜密封領域，是典型的跨學科邊緣領域。在理論方面，本行業(yè)涉及流體力學、傳熱學、摩擦與潤滑學、材料學等眾多專業(yè)理論學科，需要具備跨領域研究能力的研發(fā)人員；在工程方面，本行業(yè)涉及化工工藝、流體機械、化工設備、機械制造、工業(yè)自動化、計算機、材料工程等眾多專業(yè)工程學科，需要具備密封產(chǎn)品設計能力的工程技術人員；在生產(chǎn)、測試、現(xiàn)場服務方面，本行業(yè)需要優(yōu)秀的生產(chǎn)技術工人，以及經(jīng)驗豐富的測試、現(xiàn)場服務人員。目前，國內(nèi)開設密封專業(yè)的高校較少，而且高校密封專業(yè)的研究人員的工程經(jīng)驗相對不足。因此，機械密封行業(yè)的專業(yè)人才最終還是主要依靠企業(yè)自身團隊的精心培養(yǎng)。新進入企業(yè)在人才方面面臨很高的進入壁壘。（三）機械密封行業(yè)客戶認證壁壘對于機械密封生產(chǎn)廠商而言，下游客戶主要分布在石油化工、煤化工等行業(yè)。行業(yè)的大型客戶不會將價格作為選擇供應商的唯一衡量標準，還會從產(chǎn)品質(zhì)量、技術研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)模、服務響應等多方面進行綜合評定，并提出明確的業(yè)績和資質(zhì)要求。新進入企業(yè)，缺乏業(yè)績和相應配套實力，很難取得客戶的信任。終端用戶對主機設備運行的安全性高度重視，機械密封生產(chǎn)廠商通過嚴格的考核驗證并進入客戶的采購體系后，一般會保持長期的合作關系。因此，新進入企業(yè)需要面臨較高的客戶認證壁壘。（四）機械密封行業(yè)資金及規(guī)模壁壘石油化工、煤化工等行業(yè)所使用的壓縮機、泵、釜等主機設備處于不斷地技術進步和調(diào)整中，同時在實際生產(chǎn)過程中客戶也會進行生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)試，這些下游應用環(huán)境的變化都要求機械密封生產(chǎn)廠商不斷根據(jù)客戶需求開發(fā)新產(chǎn)品。在高端機械密封產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)領域，我國仍處于逐步實現(xiàn)進口替代的發(fā)展階段，未來實現(xiàn)全面進口替代還需要持續(xù)的研發(fā)與創(chuàng)新投入。新產(chǎn)品和新工藝的研發(fā)與升級等均需要大量的資金支持，這將對新進入企業(yè)提出較高的資金實力要求。規(guī)模較大的生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)?；a(chǎn)、成本控制、抗風險能力、研發(fā)投入、市場競爭等方面擁有較為明顯的