我国高端装备密封件制造业向何处去(报告)

发布时间:2020-10-29 13:00    来源:液压气动与密封

关键词:密封件 高端装备

摘要:2019年10月23日~10月26日,“PTC ASIA 2019高新技术展区国际技术交流报告会”成功在上海新国际博览中心举办。本届报告会得到行业知名专家曾广商、王玉明二位中国工程院院士,国际同业组织VDMA金斯利先生和来自于中国、德国、日本、英国、美国的国际知名企业专家,国内知名院校和科研院所的大力支持。

  2019年10月23日~10月26日,“PTC ASIA 2019高新技术展区国际技术交流报告会”成功在上海新国际博览中心举办。本届报告会得到行业知名专家曾广商、王玉明二位中国工程院院士,国际同业组织VDMA金斯利先生和来自于中国、德国、日本、英国、美国的国际知名企业专家,国内知名院校和科研院所的大力支持。在此,我们深表荣幸并衷心感谢!报告会现场观众认真聆听、积极互动,良好的效果让我们倍感欣慰,这一切都激励着我们继续努力,为流体传动与控制技术进步添砖加瓦,为世界流体动力产业发展贡献新的力量!

  为了让更多的同仁了解本届技术报告会实况,我们应行业需求对专家的精彩报告进行编辑整理,陆续发表在2020年《液压气动与密封》杂志和微信平台上(公众号:chpsa-yqm),供学习分享。敬请关注!

  PTC ASIA 2019 高新技术展区现场技术报告(之十九)

  我国高端装备密封件制造业向何处去

  ——据浙江工业大学专家彭旭东报告整理

  

 

  密封件发展的经济基础

  2018年国家重点研发计划启动实施“制造基础技术与关键部件”重点专项,从基础前沿技术、共性关键技术、示范应用三个层面,围绕关键基础件、基础制造工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础技术保障五个方向部署实施。其中密封件相关的项目(见图1)。

  

 

  图1 国家重点基础研究中密封件相关项目

  我国密封件的基本架构与需求

  常见的密封件类型有橡塑密封件、机械密封件、干气密封件、透平机械密封件、填料密封件&垫片密封件、磁流体密封件&磁力密封件(见图2)。

  

  图2 密封件的类型密封件是许多行业的关键基础件,广泛应用于油气输送、石油/石化/化工、核电电力、大型盾构、风电/太阳能、航空、航天、海工装备/船舶、高铁/轨道交通、汽车等行业。此外,还包括:采矿工程,冶金,人体工程,食品医药,纸浆造纸,废水处理,桥梁工程,工程机械,农业机械,机械加工,等等。中国机动车保有量从2000年的不足1100万辆猛增至2018年的超3.2亿辆,中国的石化行业年炼油能力从2000年的3.4亿吨增加到2018年的7.9亿吨,中国民机从2000年的500余架快速增加到2018年的超3800架,我国密封件的需求逐年上升,各种密封件2020年预计产值见图3。所以密封件特别是高端装备密封件的完全自主设计、加工制造和售后维护具有重要工程实际意义和战略意义!

  

 

  图3 2020年密封件预计产值

  我国高端装备密封件与国外差距

  近些年来,我国密封制品的生产和质量已经进入到一个新的阶段和新的时期。但是,密封制品的标准化、系列化尚无法完全满足上述行业的快速发展及迫切需要,特别是与国际上有关领域的技术先进与发达国家相比,我国密封技术研究与密封件产品还存在相当大的差距,主要表现在以下几个方面。密封设计理论与方法。密封学是一门跨力学(动力学)、摩擦学、强度理论、材料科学、传热学、控制理论、设计理论、电子技术、计算机及网络技术、人工智能、管理科学、环境科学及人机科学等诸多学科的综合性技术学科。国外密封发达国家已形成具有广度、深度特色的设计理论与方法。但是,基本理论是世界的,具体方法却是个人的!我国目前尚无系列完善成熟的设计软件!密封制造技术与水平。密封产品加工制造设备已和国际基本接轨,但是在高档模具加工、先进加工技术的运用,以及密封产品及其系统的创新集成上缺少领先技术。密封产品不仅限于机械部件,还包括内部或系统集成的电子元器件与控制传感器及机敏材料等。密封产品用材与范围。密封用材在很大程度上决定了密封产品的密封性、可靠性、耐久性。我国在通用密封材料领域与国际水平相差不大,但是在先进密封材料研发、通用密封材料复合和密封摩擦副功能协同等方面与国外密封发达国家尚有较大差距。以唇形密封技术和SiC陶瓷材料为例,我们可以看到国内技术水平相比国外存在较大差距(见图4)。

  

 

  图4 国内外技术参数对比密封产品品种与质量。国产密封件产品品种少、规格少,特别是高档产品差距较大;质量不稳定,早期故障率高,可靠性差。集中反映在对引进装备特别是特种或/和重大装备的适应性差,难以满足国家重大工程及重大装备国产化的迫切需求。密封产品检测与标准。产品检测技术与标准决定产品质量,先进检测技术与高标准是高质量的保障。我国采用国际国外标准的国家/行业标准,平均落后时间9.4年;另外,与国际国外标准相比,国内标准总体存在差异和距离,有的还很大。我国检测技术的相对落后主要体现在检测设备测量精度、在线调控能力、测试结果可靠性和重复性,以及相关测试标准的制修定上。密封企业规模与寿命。密封企业的规模和寿命是确保密封产品高质量的重要因素。与国外密封件制造业发达国家相比,我国密封生产企业规模小、数量多,产品品种重复多,高精尖产品偏少;2018年,仅就密封件而言,我国最大的中鼎密封件股份有限公司销售额近30亿人民币,而国际最大密封公司约翰克兰超10亿美元;我国企业普遍成立年限不长,中鼎密封件股份有限公司为40年,而约翰克兰已近100年。

  就机械密封而言,目前我国高参数密封基本被国外3大密封公司垄断;就高性能橡塑密封来讲,航空航天、盾构机和高端工程机械的密封产品也多数被国外垄断。

  我国高端装备密封件的发展瓶颈2018年3月~2019年8月,先后受浙江省人民政府、省经信厅、省科协以及台州市人民政府、经信局、市科协之托和资助,由清华大学王玉明院士牵头,清华大学、浙江工业大学、合肥通用机械研究院有限公司以及上述政府部门参与,实地调研、走访了杭州、宁波、绍兴、台州和湖州等地近21家密封企业,厘清了密封企业普遍存在的问题症结。产品结构单一,高端品种稀少。机械与填料静密封发展较快,橡塑密封发展缓慢;汽车家电等通用机械的密封发展较快,数控、高铁、核电等高端装备密封相对缓慢。导致了高端产品严重缺失,低端产品无序竞争,越来越多的企业面临“产量做到天花板,利润低到蹭地板”的尴尬局面。 产品基础薄弱,企业创新不足。密封件的性能提升大多涉及基础理论及共性技术问题,单个企业难以独立承担;企业多数地处城市边沿,难以吸引高端研发人才、高技能型人才加盟,无法形成持续性人才优势、技术优势。导致了自主创新能力低、原始性自主创新少、集成性自主创新薄弱,缺少引进、吸收、再创新的能力,自主创新体系不健全,严重制约了高端产品研发,进而影响企业做大做强。

  产品标准重采,高精检测缺少。密封件的产品标准重国际采标,检测检验缺少高精设备与技术。标准多数参照国际ISO标准制定,采标率达到80%;产品试验与检测技术方面问题类似。导致了企业很少有自主起草并独立制定的产品标准,且通用检测设备基本依赖进口。如何科学地试验评定和预测极端工况与环境模拟条件下密封件的寿命仍然是未解难题。

  国产密封件制造业向何处去绿色化。大力推广智能化、绿色化发展,实现密封件性能、功能的更新换代,推进生产制造装备联网和智能管控,进一步研发环境友好型密封材料;通过对传统密封件关键工艺与制造装备的升级改造,优化工艺,提高设备能效;实现密封件产品全生命周期绿色化方向发展。高端化。研制生产且能够满足高端/特种装备需求的高端密封件。重点聚焦超高参数机械密封、大型装备用高压橡塑密封和核级密封等高端产品的研发与制造,开发可靠性更高、性能更优的高端密封材料等。智能化。高参数密封件应重视制造过程的数字化和智能化。要求:密封产品在开发过程大量应用数字化工具,提高设计效率,降低研发成本,提高产品工程化应用效率;发展具有自动检测、自动诊断故障和报警,进而带自修复、自润滑和/或自调控等服役状态自动调整装置的智能密封单元。服务化。一是根据在密封件的产品生产、设计、技术研发的过程中,挖掘主机企业和客户的深层次需求,形成完整的解决方案或成套供应能力;二是以产品全生命周期为目标,覆盖关键密封的技术升级、质量提升以及使用过程中的智能检测、故障诊断,报废产品的回收与再制造。实现两个转变。密封件制造业将从服务于流程工业和社会生活为主干的传统领域向服务于信息、能源、海洋、生命和宇宙等新领域分流的方向转变。密封件制造业将从基于用户简单需求的传统制造向基于工业互联网平台的协同制造转变。结束语

  密封件制造业是一个很小的行业,但的确是我国向制造强国迈进不可或缺的关键基础件行业。提升密封件在我国制造业中的地位责无旁贷!

(责编:lxh)
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