離心壓縮機干氣密封行業前瞻分析報告

我國制造企業管理正處于由傳統管理模式向現代管理模式轉變的階段，經營目標、管理模式、管理理念和決策標準發生根本性變化，多數企業并沒有從根本上改變以產品為中心的傳統制造模式，無法適應互聯網、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業管理信息化、生產過程智能化、咨詢服務網絡化的水平制約著中國制造業的快速發展。我國部分傳統制造行業高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生產方式，加劇了對生態環境的破壞。全國鋼鐵、建材、化工等行業單位產品能耗比國際先進水平高出10%-20%；機電產品中量大面廣的燃煤工業鍋爐運行效率比國外先進水平低15～20%。制造業可持續發展遇到瓶頸。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，主要的差異體現在兩個方面：a、機械密封的動、靜環為接觸式運行，端面潤滑為液體潤滑；干氣密封的動、靜環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、靜環端面是沒有動壓槽，干氣密封在較硬的密封環上（可以是動環，也可以是靜環），用激光加工微觀動壓槽形。干氣密封的出現，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，密封端面材料將發生劇烈磨損，直至損環。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，但在環保和能耗方面相較干氣密封沒有比較優勢。因此，干氣密封產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展前景。干氣密封相較機械密封在各環節均具有更高的門檻，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、安裝和調試測試設備，并自主開發測試流程和測試方法，擁有很高的產品測試自主設計能力要求。此外，在工程經驗方面，干氣密封要求生產廠商具備豐富的工程應用經驗，并對所應用終端設備的運行參數和運行工況等情況充分了解。密封產品根據其工況環境、監測需求等情況需要配套相應的密封輔助系統。密封輔助系統的作用主要系對密封產品進行沖洗散熱、降溫、隔離、吹掃、分離、清潔等，保障密封產品在其最佳的工作環境下運行，提高密封產品的穩定性、可靠性，并延長其使用壽命。同時，為進一步監控密封產品的運行狀況，做到預知性檢修，確保密封可靠運行，密封輔助系統上還相應增設有壓力檢測、溫度檢測、液位檢測、流量監測等儀器儀表。客戶向密封生產企業購買密封輔助系統的需求與密封輔助系統的復雜程度和相關密封產品的設計工藝、工況環境、監測需求等情況有關。客戶通常會自行購置比較簡單的密封輔助系統，而向密封生產企業購買相對復雜的配套密封輔助系統。同時，密封輔助系統與密封產品的數量配比關系也會因密封產品的設計工藝、工況環境和監測需求等情況的不同而有所差異。實際生產和應用中存在多套密封產品共用一個配套密封輔助系統的情況。因此，客戶購買密封產品和密封輔助系統沒有固定配比關系。我國制造業發展對科技創新的需求粗放式發展道路已經無法適應我國制造業的發展，通過科技創新提高制造業競爭力是必由之路。在當前我國制造業實施戰略轉型的關鍵時期，制造業健康快速發展對科技創新工作提出了明確的需求。（一）加強制造基礎能力方面的科技創新制造業基礎技術研究能力薄弱已經成為當前制約我國制造業發展的主要瓶頸，其中基礎材料、關鍵基礎零部件、電子元器件、集成電路、傳感器、控制系統、軟件工具及平臺等眾多領域的基礎研究、關鍵技術研究、關鍵工藝研究都沒有掌握自主核心技術，工藝裝備、測試與實驗裝備、標準化等共性技術自主創新能力薄弱，亟需科技攻關。（二）亟需加強制造企業經營管理模式創新我國制造企業管理正處于由傳統管理模式向現代管理模式轉變的階段，經營目標、管理模式、管理理念和決策標準發生根本性變化，多數企業并沒有從根本上改變以產品為中心的傳統制造模式，無法適應互聯網、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業管理信息化、生產過程智能化、咨詢服務網絡化的水平制約著中國制造業的快速發展。（三）亟需提升制造業智能化水平隨著中低端產品加工制造產業重心向東南亞等發展中國家轉移，我國裝備制造業在全球地位面臨挑戰，急需利用互聯網、物聯網、大數據、傳感器等增強裝備產品智能化程度，構建數字化、智能化、網絡化的智能化生產線和數字化工廠，從而提升生產效率、產品質量，提升產業的競爭力。（四）亟需加強新興產業關鍵裝備的研發我國新興產業所需裝備的需求缺口較大。光電子、先進光伏電池設備、新一代通信設備等發展所需的關鍵技術和核心技術的自給率較低，核心技術掌握仍較少，試驗設計能力較欠缺、技術集成能力薄弱、制造裝備進口依賴大，新興產業發展所需的關鍵裝備自給不足。（五）亟需加強綠色制造技術的研發優質高效、節能、節材的先進基礎制造工藝和自動化、智能化技術的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放與國際先進水平相比存在較大差距。亟需發展先進綠色制造技術與產品，突破制造業綠色產品設計、環保材料、節能環保工藝、綠色回收處理等關鍵技術，支撐制造業可持續發展。我國制造業自身存在的問題（一）自主創新能力不強我國是制造業大國，但多數制造企業在國際產業鏈分工中仍處于制造—加工—組裝低技術含量和低附加值環節，創新能力不強。尤其在高端產品創新設計方面，設計工具軟件受制于人，設計方法和理念不夠先進，創新設計能力較為薄弱。2015年，我國集成電路進出口逆差1600多億美元，眾多高端芯片的核心技術尚無法突破，企業被迫將大部分利潤用于購買國外專利授權，產業自主發展的能力不強，難以打破市場壟斷。（二）基礎能力薄弱，產品質量不高我國制造業質量基礎相對薄弱，高性能液壓件與氣動元件、高速精密軸承、大功率變頻技術、特種執行機構、儀器儀表傳感器、工控軟件系統等發展滯后。產品質量和技術標準整體不高，出口產品召回問題不斷，嚴重影響著我國制造業的國際形象。此外，制造業每年直接質量損失超過2000億元，間接損失超過1萬億元。（三）資源利用效率偏低我國部分傳統制造行業高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生產方式，加劇了對生態環境的破壞。全國鋼鐵、建材、化工等行業單位產品能耗比國際先進水平高出10%-20%；機電產品中量大面廣的燃煤工業鍋爐運行效率比國外先進水平低15～20%。制造業可持續發展遇到瓶頸。我國大部分地區和行業的信息化仍處于以局部應用為主的初級階段，且不同地區、行業和不同規模企業間信息化水平尚存在明顯差距。面對網絡協同制造、大規模個性化定制等新型生產模式的變革，認識不充分，準備不足，傳統制造業將面臨二次淘汰的風險。激光制造面向航空航天、高端裝備、電子制造、新能源、新材料、醫療儀器等戰略性新興產業的迫切需求，實現高端產業激光制造裝備的自主開發，形成激光制造的完整產業體系，促進我國激光制造技術與產業升級，大幅提升我國高端激光制造技術與裝備的國際競爭力。（一）激光與材料的相互作用機理面向航空航天、新能源、電子制造、醫療等領域的國家重大需求，探索激光與材料相互作用的復雜物化過程，研究超快激光制造的新原理、新方法、新應用。開展大功率激光/短波長激光與材料相互作用機理、高精高效制造方法等方面的研究，掌握激光高品質表面制造、精細制造、極端微結構、高精高效制造等制造機制與實現方法。（二）激光器與核心功能部件研究激光器動力學，掌握激光晶體/光學晶體、半導體激光芯片等激光器關鍵功能部件的國產化。針對高端制造用激光器的迫切需求，開展工業化光纖/半導體大功率激光器制造技術、工業化超快（飛秒、皮秒）激光器制造技術、工業化短（紫外、深紫外）波長激光器制造技術等方面的研究，開展激光器標準建設，實現高性能激光器及核心關鍵部件的國產化與產業化。（三）復雜構件表面的激光精細制造技術與裝備研究激光表面精細制造、激光清洗、激光拋光等核心技術，探索器件表面功能性結構的激光高質、高效制造機理與新技術，研究關鍵構件表面微結構成形機理與實現方法，并掌握激光光束路徑規劃及高速掃描、激光制造裝備在線監測與補償、激光制造過程精密在線檢測等裝備關鍵技術，開發航空航天、微電子、生物醫療等領域典型復雜構件的激光精密加工技術與裝備，提升國產激光制造技術與裝備的競爭力。（四）大功率激光高效制造技術與裝備研究特殊工況下的激光制造機理與失效行為，突破大型構件激光制造裝備的設計制造技術瓶頸，攻克大型構件定位、質量在線檢測等關鍵技術，研究激光切割、激光打孔、激光沖擊強化、激光焊接以及激光復合制造等關鍵技術，開發面向飛機、船舶、高鐵等大型構件制造中的高端激光制造技術、裝備與標準。（五）先進激光精密微細制造技術與裝備針對航空航天、微電子、新型微小航空器件、光子集成器件等領域，突破激光衍射極限的納米尺度制造、復雜微納操縱及激光納米連接、激光光束整形與協同控制等關鍵技術，開發硬脆材料高效精密制造、異種材料的激光高性能連接制造、極端微納結構精細制造等技術與裝備，并設計和加工若干具有重大應用前景的新型功能器件。新型電子制造關鍵裝備面向寬禁帶半導體器件、光通訊器件、MEMS（微機電系統）器件、功率電子器件、新型顯示、半導體照明、高效光伏等泛半導體產業領域的巨大市場需求，開展關鍵裝備與工藝的研究，重點解決電子器件關鍵材料裝備、器件制造裝備等高端裝備缺乏關鍵技術、可靠性低、工藝開發不足等問題，推動新技術研發與關鍵裝備研發的協同發展，構建高端電子制造裝備自主創新體系。（一）寬禁帶半導體/半導體照明等關鍵裝備研究針對碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表的寬禁帶半導體技術對關鍵制造裝備的需求，開展大尺寸（6吋）寬禁帶半導體材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備與工藝研究。針對高亮度半導體照明（LED、OLED）大生產線對制造裝備的需求，開展大產能材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備研發，掌握核心技術與工藝，滿足大生產線要求。（二）光通訊器件關鍵裝備及工藝研究針對光通訊器件制造對裝備的需求，重點圍繞硅基光電子芯片工藝裝備、InP（銦磷）基等光電子芯片工藝裝備、光纖器件工藝裝備、光電子器件耦合封裝等關鍵裝備等開展研究，掌握核心技術，實現產品應用，提升國內光通訊器件制造能力及工藝水平。（三）MEMS器件/電力電子器件等關鍵裝備與工藝研究針對MEMS器件、電力電子器件等領域對裝備的特殊工藝需求，開展材料制備、芯片制造、特種封裝、性能檢測等關鍵裝備與工藝的研發，掌握關鍵技術、開發特色工藝，提高國產裝備的工藝適應性及可靠性。研究基于國產裝備為主的成套工藝，完成對國產裝備的工藝優化、可靠性驗證及集成應用，打造自主產業鏈，提升產業競爭力。（四）高效光伏電池關鍵裝備及工藝研究針對下一代高效光伏電池技術（PERC、HIT、黑硅電池等）對關鍵裝備及工藝的需求，開展大產能、高轉換效率光伏電池制造工藝裝備、自動化制造裝備、核心工藝等研究，降低電池片制造成本，轉換效率達到國際領先水平，實現批量銷售。（五）新材料，新器件關鍵電子裝備與核心部件研究針對石墨烯、碳基電子器件、柔性顯示、光互聯等國際上不斷出現的新材料、新器件、新工藝對半導體技術相關的裝備需求，開展面向電子器件應用石墨烯材料制備裝備、大面積轉移裝備、石墨烯電子器件制造裝備、柔性顯示有機膜材料制備裝備、柔性顯示有機器件制造及檢測裝備、碳基電子器件制造裝備、光互聯器件制備裝備、高密度封裝等方面的關鍵裝備開發，滿足研發或產業化需求，推動新技術研發與裝備研發的協同發展。機械密封行業發展歷程（一）國外機械密封行業的發展歷程1885年，機械密封最早在英國以專利形式出現。進入20世紀后，機械密封開始逐漸在工業生產活動中進行應用，并隨著上游基礎材料、密封理論和下游行業需求等不斷創新和發展。干氣密封理論在20世紀70-80年代逐步發展成熟，并逐步開始在實際工業生產中大規模應用。（二）我國機械密封行業的發展歷程我國機械密封的發展相對國外起步較晚，機械密封行業的研究始于20世紀50年代末期，并于20世紀60年代開始進入工業生產。我國機械密封經歷了由進口逐步向基本實現進口替代的發展階段，目前除了部分高端機械密封產品仍以進口為主外，我國機械密封產品已基本可以滿足國內工業生產需求，并實現了部分產品的出口。20世紀80年代，干氣密封隨著國內進口設備的引進而進入國內。20世紀90年代，國內廠商開始生產干氣密封產品。通過多年的發展積累，中密控股和一通密封等少數企業在干氣密封領域取得長足進步，成為國內干氣密封領域的第一梯隊企業。智能機器人推動機器人產業與人工智能等新一代信息技術深度融合，突破共性關鍵技術，形成具有國際競爭力的機器人產品，協同標準體系建設、技術驗證平臺與系統建設、以及典型示范應用，支撐我國機器人技術和產業向高端發展。（一）智能機器人基礎前沿技術結合機器人與以人工智能為代表的新一代信息技術深度融合的國際發展趨勢，開展機構/材料/驅動/傳感/控制與仿生的創新技術、智能機器人感知與認知技術、智能機器人學習與智能增殖技術、人機自然交互與協作共融技術等重大基礎前沿技術研究，搭建機器人技術驗證平臺系統，開展試驗驗證，取得原創性創新成果，為我國新一代智能機器人提供技術支撐。（二）智能機器人共性關鍵技術以攻克制約我國機器人技術與產業發展的共性關鍵技術為目標，開展高性能機器人核心零部件（RV減速器、諧波減速器、伺服電機與驅動器、機器人控制器）、專用傳感器、軟件體系及多任務操作系統、功能軟件、計量測試/安全與可靠性、應用工藝及系統集成等共性關鍵技術研究，建立機器人安全性與可靠性技術體系，機器人性能達到國際同類產品水平，解決我國機器人產業空心化問題，提升國產機器人的國際競爭力。（三）新一代機器人技術與平臺開展主/被動結合新型機構與驅動、模塊化柔順關節、關節變剛度彈性驅動、生物-機械界面與接口的人機相容性設計、人機安全共存、智能交互、協同作業等新一代機器人核心技術研究，研制以協作型多自由度輕型臂、協作型雙臂機器人、移動操作臂等為代表的新一代互助協作型作業機器人和以上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼等為代表的新一代人體行為增強型機器人試驗樣機系統，為后續產品化奠定技術基礎，實現新一代機器人技術研究與世界同步，搶占技術與產業制高點。（四）機器人關鍵產品/平臺/系統研發研發新型作業機器人、醫療/康復機器人、面向老年人/殘障人士的生活輔助機器人、特殊環境服役自主作業機器人、機器人云端在線服務平臺、機器人智能作業技術及系統等高端機器人關鍵產品/平臺/系統，豐富我國機器人產品種類，完善我國機器人產品譜系建設，提升我國機器人的整體性能與智能水平，創新服務領域和商業模式，支撐我國機器人技術與產業向高端發展，徹底轉變低水平重復的局面。（五）系統集成與應用推進我國機器人面向制造業典型行業/重點領域、醫療/康復、助老助殘/智慧家庭/社會服務、安全與救援/科學工程等行業/領域的系統集成與應用，實現我國機器人技術與產品在國家重點行業/領域高端應用和典型領域拓展應用，提高國產機器人國際競爭力，為國產機器人產業化奠定基礎，加速推進我國智能機器人技術與產業的快速發展。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品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫療等領域開展應用，引領增材制造產業發展。形成創新設計、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新與研發體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規模產業化應用的技術基礎。（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化設計技術發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新設計和跨越式技術發展。（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，最大限度地發揮增材制造技術優勢，大幅度拓展增材制造的產業化應用領域。（四）增材制造的核心裝備設計與制造技術針對激光/電子束選區熔化、激光選區燒結、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展示重大產業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，占據增材制造