接触式机械密封分析.docx

接触式机械密封分析坚持主机牵引、夯实基础、突破核心、工艺验证，聚焦航空航天和汽车两个重点服务领域，重点攻克高档数控系统和功能部件等瓶颈，完成150种以上智能、精密、高速、复合型高端制造业装备的研制和示范应用，大幅提升国家重点工程、国民经济重点领域关键制造装备国产化率，在强化高端数控装备单机智能化水平提升的基础上，逐步实现由单机示范应用向智能化制造成组成套整体解决方案的提升，扩大专项装备成果的应用成效针对MEMS器件、电力电子器件等领域对装备的特殊工艺需求，开展材料制备、芯片制造、特种封装、性能检测等关键装备与工艺的研发，掌握关键技术、开发特色工艺，提高国产装备的工艺适应性及可靠性研究基于国产装备为主的成套工艺，完成对国产装备的工艺优化、可靠性验证及集成应用，打造自主产业链，提升产业竞争力一、 接触式机械密封接触式机械密封是最早出现和应用最为普遍的一类机械端面密封接触式机械密封的基本元件包括：摩擦副、补偿机构、辅助密封圈和传动防转机构组成摩擦副包括旋转环（动环）和静止环（静环）；补偿机构由弹性元件组成，如弹簧、波纹管等；辅助密封圈包括动环密封圈、静环密封圈、压盖密封圈等；传动防转机构包括传动销、防转销、锁紧传动装置等。

机械密封（此处特指机械端面密封）是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置其原理是：在弹簧力和介质压力的作用下，两个密封端面紧密贴合，使密封端面之间的交界处形成液膜，形成对带压介质的密封具体包括：a、动环在弹簧力和介质压力的作用下，与静环的端面紧密贴合，并发生相对滑动，阻止了工艺流体沿动、静环端面的泄漏；b、动环辅助密封圈阻止了介质可能沿动环与轴套之间间隙的泄漏；c、静环辅助密封圈阻止了介质可能沿静环与端盖之间间隙的泄漏；d、用O形圈或垫片来密封端盖与密封腔体连接处，阻止轴套与轴之间的泄漏简而言之，通过在过程设备上加装机械密封装置，解决了圆周间隙泄漏的问题，让工艺介质只能从动、静这个端面往外流出接触式机械密封是机械端面密封中的一种常见类型，具有工作可靠、泄漏量少、技术成熟等优点，广泛应用于石油化工、煤化工、管道输送、电力、冶金、制药、食品、船舶、、航空航天等各个工业领域，主要用于解决在不同温度、压力、转速等工况环境下旋转设备运转时的密封问题，是压缩机、泵、釜等旋转设备的核心零部件干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型、先进的非接触式机械端面密封。

干气密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行与接触式机械密封相比，干气密封具有以下优点：①非接触运行，摩擦副不磨损，密封使用寿命长，理论上可以和设备同寿命；②密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；③与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小；④当干气密封的工作介质选用氮气时，可实现危险介质的零泄漏或零逸出，是一种环保型密封；⑤干气密封辅助系统在使用中基本不需要维护干气密封所具备的这些优点，高度契合易燃易爆、有毒有害等危险介质装置对轴封在安全、环保、节能、长周期运行方面的需求尤其是在具有高温、高速、高压等特点以及环保要求极高的流体旋转设备上，干气密封具有广阔的应用前景行业企业经过多年对干气密封技术的开发、应用和改进，解决了设备低速、振动、频繁启动以及介质含粉尘、高温、高压等恶劣条件下影响干气密封运行稳定性的关键技术难题，扩大了干气密封的应用范围，其使用可靠性和经济性已被很多工程应用所证实从高速离心压缩机，到频繁启动的螺杆压缩机、固液分离的离心机、常规离心泵、低速反应釜、高速泵、真空泵、罗茨风机等；从干净介质到有毒有害介质、颗粒介质、高温介质、易凝介质；从转速几转/分钟的设备到50，000转/分钟的超高速设备，干气密封均已获得成功应用，并且其应用场景还在不断的拓展中。

二、 我国制造业自身存在的问题（一）自主创新能力不强我国是制造业大国，但多数制造企业在国际产业链分工中仍处于制造—加工—组装低技术含量和低附加值环节，创新能力不强尤其在高端产品创新设计方面，设计工具软件受制于人，设计方法和理念不够先进，创新设计能力较为薄弱2015年，我国集成电路进出口逆差1600多亿美元，众多高端芯片的核心技术尚无法突破，企业被迫将大部分利润用于购买国外专利授权，产业自主发展的能力不强，难以打破市场垄断二）基础能力薄弱，产品质量不高我国制造业质量基础相对薄弱，高性能液压件与气动元件、高速精密轴承、大功率变频技术、特种执行机构、仪器仪表传感器、工控软件系统等发展滞后产品质量和技术标准整体不高，出口产品召回问题不断，严重影响着我国制造业的国际形象此外，制造业每年直接质量损失超过2000亿元，间接损失超过1万亿元三）资源利用效率偏低我国部分传统制造行业高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式，加剧了对生态环境的破坏全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出10%-20%；机电产品中量大面广的燃煤工业锅炉运行效率比国外先进水平低15～20%制造业可持续发展遇到瓶颈。

我国大部分地区和行业的信息化仍处于以局部应用为主的初级阶段，且不同地区、行业和不同规模企业间信息化水平尚存在明显差距面对网络协同制造、大规模个性化定制等新型生产模式的变革，认识不充分，准备不足，传统制造业将面临二次淘汰的风险三、 高档数控机床与基础制造装备坚持主机牵引、夯实基础、突破核心、工艺验证，聚焦航空航天和汽车两个重点服务领域，重点攻克高档数控系统和功能部件等瓶颈，完成150种以上智能、精密、高速、复合型高端制造业装备的研制和示范应用，大幅提升国家重点工程、国民经济重点领域关键制造装备国产化率，在强化高端数控装备单机智能化水平提升的基础上，逐步实现由单机示范应用向智能化制造成组成套整体解决方案的提升，扩大专项装备成果的应用成效一）航空航天领域高档数控装备聚焦航空航天典型结构件加工需求，以提高加工效率和质量为目标，突破关键工艺和编程等核心技术；开展高档五轴数控机床与关键成形装备等主机的应用验证与示范，推动高档数控系统和以摆角铣头为代表的关键功能部件实现批量化应用二）汽车制造领域高档数控装备重点研究数控机床的可靠性快速试验技术与制造保障技术、数控系统的可靠性第三方测试及可靠性增长技术，突破数控机床可靠性MTBF>2000小时的技术瓶颈，通过示范应用与工艺验证，大幅提升国产数控机床的组线能力。

加强成组成套工艺集成研究，为汽车关键零部件制造提供成套解决方案，实现国产高档数控机床在汽车发动机关键零部件高效柔性加工与批量化制造中的成组成套应用三）智能装备与先进工艺重点解决高端装备产品质量较差、档次不高，缺乏核心工艺，智能化程度不足，可靠性及精度保持性难题，研制一批代表性智能加工装备、先进工艺装备和重大智能成套装备，支撑我国高端装备向高精尖和智能化互联方向发展，引领装备的智能化升级四、 增材制造重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础一）增材制造控形控性的科学基础探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法，为提升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引二）基于增材制造的结构优化设计技术发展基于增材制造工艺特性，融合力学、物理与化学多种功能的结构优化设计技术，为结构整体化、轻量化、高性能化和满足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件，支撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。

三）增材制造专用材料制备技术基于增材制造的工艺特性和应用需求，开展增材制造专用金属和非金属材料的设计与制备技术研究，最大限度地发挥增材制造技术优势，大幅度拓展增材制造的产业化应用领域四）增材制造的核心装备设计与制造技术针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术，开展相关装备设计与制造技术的深入研究，占据增材制造产业价值链的高端五）评价体系与标准建设研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系，为增材制造的广泛产业化应用奠定基础，并显著增强我国增材制造技术的国际竞争力五、 我国制造业发展取得的成绩（一）制造业总量跃居世界第一，成为名副其实的制造大国近年来我国制造业总体规模已居世界第一位，综合实力不断增强，不仅对国内经济和社会发展做出了重要贡献，而且成为支撑世界经济的重要力量2014年，我国工业增加值达到22．8万亿元，占GDP的比重达到35．85%2013年我国制造业产出占世界比重达到20．8%在500余种主要工业产品中，我国有220多种产量位居世界第一。

制造业的快速发展，直接促进了我国经济发展的速度、质量和效益，增强了我国在全球化格局中的国际分工地位二）突破了一批核心技术，形成了一批支撑国民经济发展的重大装备产品十几年来，制造业各领域涌现出了一批较有影响、意义深远的重大成果国内发电设备装机中国产发电机组已达80%以上，年产千万吨级大型炼油厂设备国产化率达90%，国产100万千瓦超超临界火电机组、国产750千伏交流输变电成套设备已投入运行日产4000吨大型新型干法水泥生产线、60万吨乙烯、30万吨级合成氨、百万吨级钾肥等一大批大型成套技术装备实现自主化神舟系列航天飞船的成功发射，实现了载人航天工程的重大突破蛟龙号载人潜水器研制和海试成功，标志着中国跻身世界载人深潜先进国家行列三）涌现出一批世界级的大企业，企业正在逐步成为技术创新主体2016年《财富》世界500强排行榜中，中国企业达110家，其中以工业为主的有50余家社会创新要素不断向企业集聚，工业企业研发投入快速增长，自主创新能力显著增强2015年，我国规模以上制造业研发投入强度达到0．91%；企业发明专利申请58．3万件，占国内发明专利申请受理量的60．2％；企业获得发明专利授权15．9万件，占国内发明专利授权量的60．5％。

企业作为市场主体，在自主创新中继续发挥决定性作用四）初步形成了企业、高校、院所联动的产业创新体系近年来，我国制造业加强科技创新、促进科技成果转化和产业化，取得了重要突破和实质性进展，形成了产学研结合、较为完备的产业创新体系建设了一批国家重点实验室、国家工程技术研究中心等科研基地；成立了一批国家产业技术创新战略联盟，为我国制造业的健康持续发展提供了重要保障六、 新型电子制造关键装备面向宽禁带半导体器件、光通讯器件、MEMS（微机电系统）器件、功率电子器件、新型显示、半导体照明、高效光伏等泛半导体产业领域的巨大市场需求，开展关键装备与工艺的研究，重点解决电子器件关键材料装备、器件制造装备等高端装备缺乏关键技术、可靠性低、工艺开发不足等问题，推动新技术研发与关键装备研发的协同发展，构建高端电子制造装备自主创新体系一）宽禁带半导体/半导体照明等关键装备研究针对碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的宽禁带半导体技术对关键制造装备的需求，开展大尺寸（6吋）宽禁带半导体材料制备、器件制造、性能检测等关键装备与工艺研究针对高亮度半导体照明（LED、OLED）大生产线对制造装备的需求，开展大产能材料制备。