0引言

机械密封隶属于“工业五基”中的基础零部件领域，是通用机械密封设备中重要的基础件，对提供设备工作效率、确保安全性、以及环境保护等方面起到了重要作用，广泛服务于石化、能源、冶金、船舶、汽车、航空航天等民生和国防军工领域。机械密封行业是制造业中480多个行业之一，属于装备制造业中的基础性行业。整体而言，机械密封行业规模处于中等稍小的位置。自20世纪60年代以来，我国密封产行业经过多年的发展和积累，取得了长足的进步和发展，行业整体呈现出欣欣向荣的良好局面。

随着通用机械朝着大型化、极限参数化、智能化、远程监控等方向发展，机械密封技术和产品面临着产品体系化、高端化、智能化的迫切发展需求，要求机械密封件的高可靠性长周期安全运行，提升密封行业整体技术水平，持续增强创新能力建设，缩小与国际先进水平之间的差距，是机械密封行业发展的关键。

1机械密封行业发展现状

1.1 国内机械密封件行业发展现状

行业的发展离不开产业技术的发展。我国机械密封产业始于上世纪60年代初，经过几十年的发展，已经成为品种规格齐全、基本满足我国各种装备要求，具有一定国际竞争力的产业，成为我国机械工业的重要基础性产业。目前，我国机械密封生产企业约有500余家，产品以中低参数产品为主，常规密封技术和产品已完全满足市场需要，高端密封技术和产品也有了明显进步，在密封的理论研究、产品设计、关键加工工艺、材料研发、试验研究等方面都有了不同程度的突破。

在“十三五”全面建成小康社会的关键期，国家高度重视制造基础技术与关键部件的研发水平，加大了装备制造业基础零部件的研发投入，出台了一系列重要政策给予支持，在国家重点研发计划“机械密封可靠性评估与寿命预测方法研究”、工信部工业强基工程“核级机械密封硬质合金材料的研制”、“核级泵用机械密封实施方案” 等项目及企业自主研发投入的支持下，重大装备领域用机械密封密封取得了如下成果：

（1） 在核电密封领域，突破了核主泵机械密封等关键共性技术，形成包括核主泵机械密封在内的一套完整的具有自主知识产权的核电密封技术。压水堆核电站轴封型主泵流体静压轴封已通过鉴定，待条件成熟装机应用。核电站主泵油机械密封、核二、三级泵机械密封产品已通过鉴定并逐步装机应用，产品主要性能指标达到国外同类产品水平。

（2）在石油化工领域，压力20MPa、线速度达180m/s的压缩机用干气密封及控制系统技术已取得突破，正在逐步替代进口；高压、大轴径加氢反应釜用机械密封也已实现国产化，替代国外产品。

（3）在天然气领域，突破了长输管线大型压缩机组15MPa干气密封及控制系统技术，填补了国内空白，主要技术指标达到了国外同类产品先进水平，产品已在西气东输、陕京线、中俄东线等主要天然气输送线上得到应用。

（4）在工程机械领域，盾构机用多通路、高压超大型回转接头，实现了国产化，已开始代替进口产品。燃机及发动机用金属密封器件的开发和组装实现了国产化，部分企业已研发并生产了能够满足特种作业需要和特殊工况的密封器件产品，技术上有了较大提升和革新。

（5）在密封材料领域，研制开发的500毫米及以上大直径高性能碳化硅密封环已成功应用，“高端陶瓷密封环成套技术开发和应用”获得中国机械工业科学技术一等奖。核级硬质合金、深地及深海油气勘探用耐腐蚀硬质合金机械密封材料已研制成功，产品性能达到国外同类产品技术水平。

（6）标准方面，十三五期间共修订机械密封行业国家标准5项，行业标准30余项，国外先进标准API 682相关内容已转换为相应的国家或行业标准。

“十三五”期间，我国机械密封行业技术人员占比逐年提高，规模以上企业技术人员占比在10%~25%，部分企业技术人员达到80%。科研投入占销售收入比例也逐年提高，部分大企业处于5%~12.5%之间，已接近国外企业水平。承担并完成了多项国家级课题及省部级课题，取得了一大批技术成果，省部级奖及行业优秀新产品奖40余项，其中宁波伏尔肯陶瓷科技有限公司、清华大学、合肥通用机械研究院有限公司联合申报的“高端陶瓷密封环成套技术开发和应用”获得中国机械工业科学技术一等奖。获得授权发明专利120余项，实用新型专利500余项，外观专利30余项，行业自主创新能力明显提高。

可以看出，机械密封行业整体行业技术水平获得了较大的提高，完全能够满足国内对中等水平的密封件需求。

1.2 国外密封件行业发展现状

国外密封件行业起步较早，技术实力雄厚、产品种类齐全，并且在高端产品领域仍然处于垄断地位。国际著名机械密封生产厂商有：美国约翰克兰公司、伊格尔-博格曼工业公司、美国福斯公司、日本EKK公司、美国赤士盾公司、美国西屋公司等。其中，约翰克兰公司规模最大，是世界上最大的密封系统及相关产品的设计者、制造商和供应商，产品遍及世界各地。

这些企业技术力量雄厚，在高端密封件产品领域主要被它们所垄断并形成了稳定的专业化分工，如约翰克兰在石油化工领域、伊格尔·博格曼在电力行业、日本EKK公司在汽车水封领域分别处于领先地位。随着我国经济的不断发展，跨国企业纷纷进入了中国市场，凭借研发、技术、制造优势，在高端产品市场占据主要份额。

2目前存在的问题

我国机械密封行业虽然取得了中等水平密封件的长足发展和进步，但由于行业企业整体规模不大，企业技术力量不够强，普遍存在技术人员较少，在基础研究方面投入少，基础比较薄弱，试验技术缺乏，绝大多数仍采用仿制为主，自主开发较少，导致生产企业绝大部分处于生产中低端产品的范畴，市场竞争激烈，产品利润率低。而超高压、超高速、超低温等极端工况下的高端密封件几乎全部依赖从国外进口。如大型石化成套装置用高压干气密封，已经可以提供最高工作压力达45 MPa、最高线速度为250 m/s的成熟产品，而我国生产的干气密封产品，其最高使用压力为20 MPa，最高使用线速度为180 m/s；我国高端乘用车水封、15 MPa油气混输泵用机械密封几乎全部依赖进口；我国高端机械密封与国外先进水平相比，差距较大，主要原因有以下几方面：

1）高参数密封理论研究差距较大

随着经济的发展，节能增效的要求，生产装置规模不断扩大，密封件的运行条件趋向极端化、复杂化，要求密封产品趋向于高可靠性、集成化、高精度化、智能化。我国针对高端机械密封尚未全面建立自主创新的研发体系，目前国内的机械密封重要研究型企业和部分高等院校正在开展高端密封的润滑机理、故障失效机理、在线监测及诊断技术、可靠性与寿命评估、智能化等方面的基础研究，但由于早期“重主机、轻辅机”的影响，造成技术储备不足，投入资金短缺，专业设计软件开发不健全等原因，致使自主研制开发新产品、新工艺的步伐无法得到快速提升，自主开发的密封件适用技术参数落后于国外。

2）试验技术水平相对落后

目前，国外跨国公司大多拥有先进完善的试验测试平台，并独立开发了先进的密封专用数值仿真软件，可分别对密封端面间隙、温度分布等技术参数进行试验研究。而我国大部分密封件生产企业仅具有产品出厂检验的性能测试手段，缺乏对极端条件下高参数密封测试技术、可靠性试验等共性关键基础技术研究，尤其是超高参数的大型试验设备缺失，试验和测试技术相对落后，与国外仍存在较大的差距。

3）密封基础材料性能落后

高端碳石墨密封环材料长期依赖进口。碳石墨密封环材料是机械密封摩擦副中用量最大的材料之一，广泛应用于包括核主泵密封在内的核级密封，大型石化装置压缩机干气密封、泵用密封，长输管线压缩机干气密封等密封上。由于国内的碳石墨生产企业规模小，研发能力不足，生产工艺落后，生产高强度细颗粒碳石墨材料的关键设备，如破碎、磨粉、搅拌、造粒、烧结等设备，不能满足产品精度及环保要求。与国外相比，产品最大差距主要表现在自润滑性、强度、浸渍均匀度等方面，造成国产碳石墨材料不能满足我国高端密封产品的使用要求，依赖进口的局面长期存在。

4）人员素质亟待提高

机械密封是一门多学科综合性的边缘学科，涉及机械制造、化工机械、化学工程、流体机械、材料工程等多个专业，目前我国机械密封行业人才体系不健全，相关职业教育缺失，从业人员文化程度和技术水平参差不齐，专业技术人员尤其是工程技术人员总量严重不足。

3“十四五”发展思路

鉴于基础件行业在国民经济发展中的重要作用和地位，尤其在中美之间科技竞争常态化且日益加剧的新形势下，航空航天、高技术船舶、先进轨道交通、新能源汽车、清洁能源装备、集成电路装备等国家战略产业的关键装备涉及的高性能基础件等受制于人的局面更加严重和突出，“确芯少魂”的状态和局面迫切需要改变，开展高性能基础件的自主创新，降低对外技术依存，实现核心技术与装备的自主可控，支撑制造业高质量发展和制造强国战略实施成为发展的必然。

因此，在“十四五”期间，为了解决我国高端密封件处于劣势的局面，需要继续依托国家重点研发计划等支持关键核心技术研发，立足于科技创新，持续开展密封机理、在线监测及诊断技术、可靠性与寿命评估、智能化等基础研究；开发高性能检测、可靠性评估和测试设备，建立极端工况高参数密封件性能试验及可靠性测试试验平台，建立密封件性能及可靠性评价标准体系。同时开展智能机械密封研究，构建智能型机械密封的基础理论体系，攻克智能密封的感知、分析、行动各环节的关键技术问题，在重要高端装备上实现智能密封的初步工业应用。着力攻克能源领域超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环发电系统用干气密封；石油化工领域离心压缩机用30 MPa干气密封、智能机械密封、超低泄漏率的填料垫片密封件；航空航天领域超高速涡轮泵密封产品、航空发动机极端复杂工况流体动压型密封产品；海洋工程装备和高技术船舶水下油气混输泵用机械密封、超大轴径高压舰船密封装置；高端碳石墨密封环、高性能工程陶瓷、高强度耐腐蚀硬质合金材料、高分子复合材料等重点产品。

4实施措施及政策建议

习近平总书记在《国家中长期经济社会发展战略若干重大问题》一文中指出：“产业链、供应链在关键时刻不能掉链子，这是大国经济必须具备的重要特征。为保障我国产业安全和国家安全，要着力打造自主可控、安全可靠的产业链、供应链，力争重要产品和供应渠道都至少有一个替代来源，形成必要的产业备份系统。”

机械密封行业也要注重全产业链建设，结合上下游企业，以市场需求为导向，使原料端、生产端、消费端相协调，提升产业链供应链现代化水平，推进产业结构优化升级，为实现高质量发展提供有力支撑。

（1）持续增强自主创新能力。继续抓紧实施国家科技重大专项，通过国家科技计划（专项、基金等）支持关键核心技术研发。发挥行业骨干企业的主导作用和高等院校、科研院所的基础作用，建立产业创新联盟，依托国家重点专项等支持关键核心技术研发，开展密封机理研究、在线监测及诊断技术、可靠性与寿命评估、在线监测、智能化等基础研究。

（2）提升密封基础材料的质量水平。目前， 密封材料已经成为制约我国高端密封产品发展的瓶颈，新材料的研发和高端产品的质量仍难以得到保障，因此要着重加大基础材料的研发投入，改变传统工艺和设备，提高基础密封材料性能。

（3）加快完善我国机械密封标准体系。及时采用国外先进标准，尽快制修订一批适用于核工业，石化工业和高端产品制造业的密封产品技术标准和测试方法标准，建立密封行业可靠性评价标准体系，鼓励领军企业制定先进的团体标准和企业标准，以满足市场需求，增强产品竞争力。

（4）推动开展机械密封产品认证工作，尽快与国际接轨。依托行业工程技术研究中心，国家密封件产品质量监督检验中心，建立行业共性基础技术服务平台和产品检测评价平台，提升企业产品开发、制造、试验、检测能力，建设行业产品评价体系。同时通过第三方检测认证机构的认证和后续监管，填补当前生产许可证取消后产品质量监督方面的不足，保障众多中小企业的产品质量和基本竞争力。

（5）鼓励企业加强密封产品的品牌建设，形成具有自主知识产权的名牌产品。

（6）加强企业管理和人才队伍建设。引导行业企业加快改革步伐，优化产权结构，转换经营机制，推进民营企业建立现代企业制度，加强企业管理，全面提高科学决策和生产、经营水平，增强参与国际竞争和防范市场风险的能力。改进企业生产组织方式，加强产品质量管理，落实各项安全生产措施，提高生产效率和产品质量。加强人才队伍建设，重点引进和培养创新型研发设计人才、开拓型经营管理人才、高级技能人才等专业人才，强化职工培训，提高职工队伍素质，满足企业可持续发展需要。

5结语

着力于机械密封的行业发展需求，在“十四五”期间，按照党中央、国务院关于高质量发展的决策部署，围绕制造强国、质量强国的战略全局，深入实施机械基础件提升工程，加快推动密封件产业成果产业化，夯实工业发展基础。继续增强自主创新能力，打牢密封件产业发展基础，持续开展密封机理研究、在线监测及诊断技术、可靠性与寿命评估、在线监测、智能化等基础研究，加大密封基础材料的研发投入，提升密封件行业整体产品与技术水平，为重大技术装备自主化提供技术支撑，促进工业转型升级，推进我国由工业大国向工业强国转变。（来源：液压气动与密封）