泵用干氣密封產業發展計劃

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，占據增材制造產業價值鏈的高端。研發干式光刻機產品并實現銷售；研制28納米浸沒式光刻機產品，進入大生產線考核；開展配套光學系統、雙工件臺等核心部件產品研發，并集成到整機；構建關鍵技術與產品開發平臺，提升光刻機自主創新能力；建設光刻機光學系統等關鍵部件生產基地，具備批量生產能力。堅持主機牽引、夯實基礎、突破核心、工藝驗證，聚焦航空航天和汽車兩個重點服務領域，重點攻克高檔數控系統和功能部件等瓶頸，完成150種以上智能、精密、高速、復合型高端制造業裝備的研制和示范應用，大幅提升國家重點工程、國民經濟重點領域關鍵制造裝備國產化率，在強化高端數控裝備單機智能化水平提升的基礎上，逐步實現由單機示范應用向智能化制造成組成套整體解決方案的提升，擴大專項裝備成果的應用成效。制造基礎技術與關鍵部件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，建立健全基礎數據庫、工業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。（一）基礎件圍繞高速精密重載軸承開展軸承服役性能演變規律與失效機理等基礎理論、材料對性能影響規律和失效機理等研究，掌握高速、精密、重載軸承設計理論、壽命理論及試驗方法，動態性能試驗技術與方法，掌握高鐵軸箱軸承、風力發電機組主軸與齒輪箱軸承、機器人和機床精密軸承、特大型裝備靜壓軸承等設計、試驗和批量化制造核心技術，開展典型應用示范。圍繞高參數齒輪及傳動裝置開展高參數齒輪傳動嚙合失效機理、特殊條件下齒輪副基本工作理論、研究，研究高速重載齒輪傳動、輕合金齒輪、高性能蝸桿傳動及新型機構，基準級別齒輪漸開線樣板設計與超精密制造和計量，突破高參數齒輪傳動和精密減速器設計、制造和檢測共性關鍵技術，形成標準及技術規范，實現高參數齒輪及傳動裝置在民用航空裝備、工程機械、大型海洋裝備、高速列車、海上風電、機器人等裝備的示范應用。圍繞高端液壓件與密封件開展新型高功率重量比和高能量密度液壓件的設計方法研究，高參數液壓閥、泵等新結構和新方法研究。研究密封可靠性設計、延壽、運行試驗技術，開發高性能檢測、可靠性評估和測試裝備，建立性能評價體系與標準。開發高壓力等級多路閥和液壓泵、大規格柱塞泵與比例流量閥、高效率靜液傳動元件與系統、高參數密封件、液壓動力總成系統等，實現在工程機械與農業機械、重型機械、航空航天、海洋工程裝備等示范應用。（二）基礎制造工藝研究高活性金屬與鑄型界面反應機制和成形方法、鑄造全流程精確控制、鑄造過程仿真與在線檢測等關鍵技術，掌握鈦合金、高溫合金鑄件精密鑄造技術、鑄鍛件近凈成形與精準成形工藝，開展各類材料成形過程動態仿真參數優化技術研發應用，實現典型產品應用示范。研究零件可控清潔熱處理工藝、真空等溫淬火熱處理工藝等關鍵技術，開發清潔熱處理裝備，完善熱處理工藝數據庫。開發高溫耐蝕涂層技術、潤滑耐磨抗氧化表面工藝材料、工藝及表面處理裝備。研究高速干切基本機理和新型干切機床結構，工藝參數優化及基礎數據庫；研究微量潤滑作用機理和測試選用技術，低溫微量潤滑集成制造技術；環保清潔切削液配置技術。（三）工業性驗證平臺與基礎數據庫建立精密齒輪及傳動裝置、高壓大流量液壓元件、高參數密封件、高速重載軸承等關鍵基礎件性能及可靠性試驗平臺，工業傳感器、智能儀器儀表性能及可靠性測試平臺，對相關的基礎技術、關鍵部件與產品進行試驗驗證，完善技術標準體系。研究先進制造工藝方法、工藝基礎數據庫，研究并整合國內外制造工藝相關數據資源，建立健全制造基礎技術數據庫、基礎制造工藝資源環境屬性數據庫等。研發基礎數據采集工具和知識庫管理系統和標準，開發面向基礎工藝和典型產品全生命周期環境影響評價工具。（四）制造過程安全保障關鍵技術研究關鍵部件故障響應安全機制、功能安全定量計算數學模型和定性評價體系等功能安全設計與評估驗證技術；研究物理安全、功能安全、網絡安全一體化融合的方法理論、制造系統安全一體化管控等安全一體化融合技術；研究安全威脅和攻擊機理分析與建模、實時攻擊隔離與抑制等工業互聯網安全技術；故障預測與健康管理（PHM）等測控產品安全可用關鍵技術研究；開展功能、網絡安全工業化試驗驗證，典型工業協議安全性分析驗證，工業互聯網安全漏洞庫等研究。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。機械端面密封（一）機械端面密封的簡介機械端面密封是指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。機械端面密封的工作原理是：在彈簧力和介質壓力的作用下，兩個密封端面緊密貼合，使密封端面之間的交界處形成連續（非接觸式）或間斷（接觸式）的液膜或氣膜，形成對帶壓介質的密封。（二）接觸式機械密封接觸式機械密封是最早出現和應用最為普遍的一類機械端面密封。接觸式機械密封的基本元件包括：摩擦副、補償機構、輔助密封圈和傳動防轉機構組成。摩擦副包括旋轉環（動環）和靜止環（靜環）；補償機構由彈性元件組成，如彈簧、波紋管等；輔助密封圈包括動環密封圈、靜環密封圈、壓蓋密封圈等；傳動防轉機構包括傳動銷、防轉銷、鎖緊傳動裝置等。機械密封（此處特指機械端面密封）是指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。其原理是：在彈簧力和介質壓力的作用下，兩個密封端面緊密貼合，使密封端面之間的交界處形成液膜，形成對帶壓介質的密封。具體包括：a、動環在彈簧力和介質壓力的作用下，與靜環的端面緊密貼合，并發生相對滑動，阻止了工藝流體沿動、靜環端面的泄漏；b、動環輔助密封圈阻止了介質可能沿動環與軸套之間間隙的泄漏；c、靜環輔助密封圈阻止了介質可能沿靜環與端蓋之間間隙的泄漏；d、用O形圈或墊片來密封端蓋與密封腔體連接處，阻止軸套與軸之間的泄漏。簡而言之，通過在過程設備上加裝機械密封裝置，解決了圓周間隙泄漏的問題，讓工藝介質只能從動、靜這個端面往外流出。接觸式機械密封是機械端面密封中的一種常見類型，具有工作可靠、泄漏量少、技術成熟等優點，廣泛應用于石油化工、煤化工、管道輸送、電力、冶金、制藥、食品、船舶、、航空航天等各個工業領域，主要用于解決在不同溫度、壓力、轉速等工況環境下旋轉設備運轉時的密封問題，是壓縮機、泵、釜等旋轉設備的核心零部件。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。與接觸式機械密封相比，干氣密封具有以下優點：①非接觸運行，摩擦副不磨損，密封使用壽命長，理論上可以和設備同壽命；②密封功率消耗小，僅為接觸式機械密封的5%左右；③與其他非接觸式密封相比，干氣密封氣體泄漏量小；④當干氣密封的工作介質選用氮氣時，可實現危險介質的零泄漏或零逸出，是一種環保型密封；⑤干氣密封輔助系統在使用中基本不需要維護。干氣密封所具備的這些優點，高度契合易燃易爆、有毒有害等危險介質裝置對軸封在安全、環保、節能、長周期運行方面的需求。尤其是在具有高溫、高速、高壓等特點以及環保要求極高的流體旋轉設備上，干氣密封具有廣闊的應用前景。行業企業經過多年對干氣密封技術的開發、應用和改進，解決了設備低速、振動、頻繁啟動以及介質含粉塵、高溫、高壓等惡劣條件下影響干氣密封運行穩定性的關鍵技術難題，擴大了干氣密封的應用范圍，其使用可靠性和經濟性已被很多工程應用所證實。從高速離心壓縮機，到頻繁啟動的螺桿壓縮機、固液分離的離心機、常規離心泵、低速反應釜、高速泵、真空泵、羅茨風機等；從干凈介質到有毒有害介質、顆粒介質、高溫介質、易凝介質；從轉速幾轉/分鐘的設備到50，000轉/分鐘的超高速設備，干氣密封均已獲得成功應用，并且其應用場景還在不斷的拓展中。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。密封行業產品簡介在化學工業和石油化工等工業領域中，從原料到成品，往往需要經過多道工序，因此該等行業也被稱為過程工業，過程工業的典型代表包括石油化工、煤化工等化工行業以及醫藥、食品等制造業。在過程工業中，既包括物理處理的過程，也包括化學變化的過程，其中絕大多數過程是在液相或氣相狀態下，并處于一定的壓力和溫度條件下進行的，因此大多數機器設備本身以及設備之間的連接系統都存在流體（液體、氣體、粉體）的密封性問題。由于傳動軸貫穿設備內外，過程設備在工作過程中，軸與設備腔體之間存在一個圓周間隙，需要在此間隙處安裝密封作為阻止輸送流體泄漏的軸封裝置。若未安裝密封裝置，當設備內壓力高于外界壓力，機器設備內部的流體可能向外部泄漏，反之，外界的流體也可能進入機器設備內部，造成工藝流體或環境污染。密封便是用于防止以上情況出現的重要零部件，因此也被稱為流體密封。過程設備（如壓縮機、泵和釜等）的工作原理是由電機/汽輪機等動力裝置帶動軸上的葉輪高速旋轉，使充滿在葉輪內的液體或氣體介質在離心力的作用下能夠對外長距離輸送。密封是過程設備中使用最廣泛的零部件之一，其性能不僅是評價過程設備完好率的關鍵指標，也是決定工業安全和經濟效率的重要因素。另外，化工行業設備工況惡劣，造成密封使用壽命有限，因此，密封件具有工業消耗品的屬性，需要定期和不定期更換。密封可分為靜密封和動密封，沒有相對運動或相對靜止的結合面的密封稱為靜密封，彼此有相對運動的結合面間的密封稱為動密封。動密封根據運動件相對機體的運動方式分為往復軸密封和旋轉軸密封；根據密封面是否有間隙，又分為接觸式密封和非接觸式密封。并將干氣密封劃分為機械密封下屬的細分品種，導致理論知識和實際應用之間的差異。考慮到行業人士的使用習慣和可理解性，機械密封指接觸式機械密封，不包括干氣密封；關于行業介紹部分，機械密封指機械端面密封，即包括干氣密封。機械端面密封產品性能對下游企業的安全生產、節能環保、長周期運行等方面有舉足輕重的影響。機械端面密封作為各類旋轉設備最關鍵的核心零部件之一，是旋轉設備運行中不可或缺的組成部分，對設備的安全運行發揮著至關重要的作用。密封件出現故障后不僅會導致生產癱瘓，還可能引發嚴重的安全生產和環保事故。以石化廠為例，一旦機械密封發生故障，流體旋轉設備將不得不停工檢修，特別是關鍵設備的密封出現故障，會導致工廠停工，造成重大經濟損失，引發重大安全生產和環保事故。因此，機械密封是保障流體旋轉設備安全運行的關鍵零部件，其國產化和進口替代進程將直接影響我國重大裝備配套的國產化和進口替代進程，也是滿足我國高端裝備制造和國家重大工程發展的客觀需要。極大規模集成電路制造裝備及成套工藝針對移動通信、大數據、新能源、智能制造、物聯網等重點領域大宗產品制造需求，重點圍繞28-14納米技術節點進行工藝、裝備和關鍵材料的協同布局，形成28-14納米裝備、材料、工藝、封測等較完善的產業鏈，推動全產業鏈專項成果的規模化應用，促進產業生態的改善和技術升級，實現技術促進產業發展目標。（一）光刻機及核心部件研發干式光刻機產品并實現銷售；研制28納米浸沒式光刻機產品，進入大生產線考核；開展配套光學系統、雙工件臺等核心部件產品研發，并集成到整機；構建關鍵技術與產品開發平臺，提升光刻機自主創新能力；建設光刻機光學系統等關鍵部件生產基地，具備批量生產能力。（二）高端關鍵裝備及零部件面向集成電路14-10納米先進工藝，重點開展刻蝕、薄膜、化學機械處理、摻雜和檢測等關鍵裝備及其配套核心零部件產品研發，通過大生產線考核并進入銷售。（三）成套工藝及知識產權（IP）庫以移動通信應用為重點，開發14納米及相關產品工藝；以大數據應用為重點，開發立體堆疊閃存（3D-D）存儲器工藝，開展7-5納米關鍵技術研究；面向新能源、智能制造、物聯網等重點領域大宗產品制造需求，開發特色產品工藝平臺；取得核心知識產權并實際應用。（四）關鍵材料面向45-28-14納米集成電路工藝，重點研發300毫米硅片、深紫外光刻膠、拋光材料、超高純電子氣體、濺射靶材等關鍵材料產品，通過大生產線應用考核認證并實現規模化銷售；研發相關超高純原材料產品，構建材料應用工藝開發平臺，支撐關鍵材料產業技術創新生態體系建設與發展。（五）封裝測試面向移動互聯和汽車電子等重大領域需求，圍繞處理器、存儲器、14-10納米工藝節點晶圓等產品開發下一代封裝集成與測試新技術以及相關的關鍵裝備和材料產品；實現可集成數模混合電路、射頻、微機電系統（MEMS）和光電等多功能異質材料芯片的三維系統集成技術的量產應用；建成有影響力的封裝集成產業共性技術研發平臺，取得較完善的知識產權體系。影響機械密封行業發展的因素（一）影響機械密封行業發展的有利因素1、國家產業政策支持機械密封行業持續穩定發展機械密封行業的發展一直受益于國家產業政策的大力支持。十二五期間和十三五期間，國家相繼出臺了一系列相關產業政策、規劃，對裝備制造業的基礎性產業進行指導和大力支持。《關于加快振興裝備制造業的若干意見》指出，裝備制造業是為國民經濟發展和國防建設提供技術裝備的基礎性產業和我國經濟發展的重要支柱產業，為加快裝備制造業的振興，要以裝備制造業振興為契機，帶動相關產業協調發展。裝備制造業的快速發展將拉動作為配套的機械密封產品的需求，促進機械密封行業的同步快速發展。《十三五先進制造技術領域科技創新專項規劃》確定先進制造領域重點從系統集成、智能裝備、制造基礎和先進制造科技創新示范工程四個層面，圍繞13個主要方向開展重點任務部署。制造基礎技術與關鍵部件作為主要方向之一，發展內容包括：圍繞高端液壓件與密封件開展新型高功率重量比和高能量密度液壓件的設計方法研究，研究密封可靠性設計、延壽、運行試驗技術，開發高參數密封件等。相關政府部門出臺的一系列支持和鼓勵政策為機械密封行業的發展指明了方向，營造了良好的政策環境。2、國民經濟穩定發展和一帶一路等國家戰略實施帶動機械密封行業發展自改革開放以來，我國經濟保持高速發展，工業增加值基本保持了平穩快速增長態勢。根據國家統計局的數據顯示，2010-2019年間，我國工業增加值從16．51萬億元增長至31．71萬億元，年復合增長率達7．52%。機械密封行業的終端下游涉及石油化工、煤化工、管道輸送、電力、冶金、制藥、食品、船舶、、航空航天等眾多行業，行業分布廣泛，我國整體工業發展的良好趨勢將對機械密封行業的發展起到有力的拉動作用。近年來，國家引導經濟不斷向高質量發展軌道轉換，我國工業在供給側改革不斷深入、節能環保標準不斷提高、結構調整不斷改善的背景下有望獲得更高質量的發展，帶動機械密封產品市場需求的持續增長。此外，隨著我國一帶一路等國際化戰略的不斷推進，國內機械密封行業廠商也將迎來走出去的發展機遇。一帶一路沿線國家的石油化工（含管道輸送）等工業發展也將為國內機械密封產品的出口形成需求拉動。伴隨產業轉型升級，近年來我國環保、航空航天、核電、生物制藥等行業發展迅速，尤其是對高端機械密封產品需求穩定的新興行業崛起迅速。這些行業的發展帶動了對機械密封產品的需求增加。例如，在環保行業中，大型污水處理設備中的壓縮機、離心泵均需要機械密封產品。城鎮化的不斷推進、工業產生廢水量的不斷增加及環保要求的不斷提高都要求污水處理能力不斷提升，相關環保設施的投入增加帶動了相關設備及機械密封產品的需求。加上石油化工、煤化工、火電、冶金等行業的供給側改革深入、節能環保標準提升、項目建設向大型化發展，中高端機械密封產品的市場需求將得到進一步釋放。（二）影響機械密封行業發展不利因素國內機械密封行業企業在低端產品市場競爭激烈；在對技術和創新能力要求嚴格的高端產品領域，僅少數企業可以進行生產，許多產品仍然依賴進口。受計劃經濟期間重主機、輕配套思想的影響，長期以來，機械密封行業存在整體投入較少、基礎差、底子薄、實力弱等問題。國外機械密封行業巨頭在研發能力和研發投入方面遠超國內企業，國內多數企業技術開發能力弱，缺乏自主研發實力，限制了企業的進一步發展。高端機械密封對基礎密封材料的要求較高，目前國內基礎材料生產廠商在高質量產品的研發投入和生產方面還有待提高。中高端機械密封產品生產過程中所需的高性能石墨、工程陶瓷、高分子復合材料等密封基礎材料進口依賴程度高，一定程度上限制了國內中高端機械密封產品的研發和生產。雖然在國內機械密封市場中，國內產品已逐步對進口產品形成替代，尤其是中低端機械密封產品已經基本達到完全進口替代。但是，國際巨頭（如約翰克蘭、伊格爾