2023年中国机械端面密封行业发展现状、细分产品及竞争格局分析预测

报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2030年机械端面密封行业市场监测及投资环境评估预测报告-中金企信发布》

中金企信国际咨询相关报告推荐（2023-2024）

《机械端面密封项目建议书-中金企信编制》

《“制造业单项冠军”占有率：机械端面密封行业全球及中国市场占有率专项报告（2024版）》

《2024-2030年接触式机械密封行业市场运营格局专项调研分析及投资建议可行性预测报告》

《2024-2030年干气密封行业市场全景调研分析及竞争战略可行性评估报告》

《接触式机械密封项目商业计划书-中金企信编制》

1、机械端面密封现状分析：

（1）机械端面密封的简介：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。机械端面密封的工作原理是：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连续（非接触式）或间断（接触式）的液膜或气膜，形成对带压介质的密封。

（2）机械端面密封的分类：按不同的介质和参数、设备类型以及端面接触情况，机械端面密封可以分为：

（3）接触式机械密封：

A、接触式机械密封的简介：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。

B、机械密封产品、机械密封辅助系统的技术原理、工作原理：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。

C、接触式机械密封的行业地位：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、军工、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。

（4）干气密封：

A、干气密封的简介：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。

B、干气密封产品、干气密封辅助系统的技术和工作原理：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。干气密封与机械密封的结构相似，主要的差异体现在两个方面：

a、机械密封的动、静环为接触式运行，端面润滑为液体润滑；干气密封的动、静环运行时为非接触运行，端面润滑为气体润滑。

b、接触式机械密封的动、静环端面是没有动压槽，干气密封在较硬的密封环上（可以是动环，也可以是静环），用激光加工微观动压槽形。

C、干气密封的行业地位：干气密封的出现，是密封技术的一次革命。干气密封是非接触式机械密封的最典型代表，在高速高压条件下不会产生太大的摩擦热，其应用基本不受流体旋转设备轴封端面最大允许PV值的限制，也克服了以往气体介质受到密封封液污染的问题。因为接触式机械密封在运行过程中会因接触产生摩擦，在高速高压工况条件下，接触式机械密封端面的PV值将达到很高水平，由此产生巨大的摩擦热，当该摩擦热大到无法通过辅助措施及时传导出去时，密封端面材料将发生剧烈磨损，直至损环。因此，接触式机械密封的使用都受到PV值限制，许用PV值实际上成了接触式机械密封应用的天花板。此外，作为过渡型非接触式机械密封的液膜密封虽克服了接触摩擦的问题，但在环保和能耗方面相较干气密封没有比较优势。因此，干气密封产品在解决流体旋转设备的密封问题方面具有广阔的应用发展前景。

干气密封相较机械密封在各环节均具有更高的门槛，一般厂商很难仿制。在理论设计方面，干气密封需要综合流体力学、传热学、结构力学、摩擦学、材料学等多学科知识，并耦合各种物理场进行综合分析，然后进入工程分析、设计，拥有很高的理论设计门槛。在制造工艺方面，干气密封需要保证其微米级气膜在复杂工况下的稳定，因此对高精度端面加工技术等制造工艺提出了更高要求。在产品测试方面，干气密封厂商需要结合具体情况自主设计和搭建专用测试车间，自主设计、安装和调试测试设备，并自主开发测试流程和测试方法，拥有很高的产品测试自主设计能力要求。此外，在工程经验方面，干气密封要求生产厂商具备丰富的工程应用经验，并对所应用终端设备的运行参数和运行工况等情况充分了解。

（3）密封产品和密封辅助系统之间的功能联系和配比关系：密封产品根据其工况环境、监测需求等情况需要配套相应的密封辅助系统。密封辅助系统的作用主要系对密封产品进行冲洗散热、降温、隔离、吹扫、分离、清洁等，保障密封产品在其最佳的工作环境下运行，提高密封产品的稳定性、可靠性，并延长其使用寿命。同时，为进一步监控密封产品的运行状况，做到预知性检修，确保密封可靠运行，密封辅助系统上还相应增设有压力检测、温度检测、液位检测、流量监测等仪器仪表。

客户向密封生产企业购买密封辅助系统的需求与密封辅助系统的复杂程度和相关密封产品的设计工艺、工况环境、监测需求等情况有关。客户通常会自行购置比较简单的密封辅助系统，而向密封生产企业购买相对复杂的配套密封辅助系统。同时，密封辅助系统与密封产品的数量配比关系也会因密封产品的设计工艺、工况环境和监测需求等情况的不同而有所差异。实际生产和应用中存在多套密封产品共用一个配套密封辅助系统的情况。因此，客户购买密封产品和密封辅助系统没有固定配比关系。

2、我国机械密封行业发展现状：根据《机械密封行业“十三五”专业发展规划》，我国机械密封行业经过几十年的发展，已经成为品种规格齐全、基本可以满足我国各种装备需求，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行业。

①近三年我国机械密封行业发展态势：近年来，我国密封行业实现了较为快速的发展。根据《中国机械工业年鉴（2018）》，2017年，国内液压气动密封行业在自主创新、品牌建设、为重大装备配套、国际化能力建设等方面取得新进展，液压、液力、气动、密封行业销售产值全部以两位数增长，其中，密封行业一直稳步增长。密封行业增速一直较快的主要原因是与主机设备行业密切相关的产品增长较快和重要行业受国家政策支持。2020年，因宏观经济变化影响，机械密封行业收入有所下滑，根据中国液压气动密封件工业协会机械与填料静密封专业分会发布的《机械与填料静密封行业年报统计资料汇编（2020年度）》统计数据显示，42家机械密封国内重点跟踪企业的“行业产品营业收入”同比下降0.47%。根据中国液压气动密封件工业协会机械与填料静密封专业分会发布的《机械与填料静密封行业年报统计资料汇编（2021年）》统计数据显示，2021年，44家机械密封国内重点跟踪企业共实现“行业产品营业收入”46.95亿元，同比增长19.54%。根据中国液压气动密封件工业协会机械与填料静密封专业分会发布的《机械与填料静密封行业年报统计资料汇编（2022年）》统计数据显示，2022年，44家机械密封国内重点跟踪企业共实现“行业产品营业收入”47.54亿元，同比增长3.22%。

全球机械密封行业经过一百多年的发展已经呈现高度集中的市场格局，在高端产品领域主要被约翰克兰和伊格尔博格曼等行业巨头垄断并形成了稳定的专业化分工。与全球机械密封市场集中度较高不同，我国机械密封市场尤其是低端产品市场还处于分散化、低集中度的发展阶段，行业存在整合空间；国内市场的部分高端产品仍依赖进口。《机械密封行业“十三五”专业发展规划》指出，“十二五”期间，我国机械密封行业持续保持年均10%以上增长，国内市场占有率已达80%以上，但机械密封高端产品还不能满足主机设备行业发展的需求，市场占有率较低，我国机械密封在国际产业分工中仍处于价值链的中低端，高端装备所需机械密封件依赖进口的局面仍未显著改善。

②近年来我国机械密封行业的进口替代现状：

A、行业进口替代现状：《液压液力气动密封行业“十三五”发展规划》指出，按照《中国制造2025》提出的目标，到2020年，60%以上的高端液压气动密封元（器）件及系统实现自主保障，受制于人的局面逐步缓解，装备工业领域急需的液压气动密封元（器）件及系统得到广泛的推广应用。

国内机械密封行业从20世纪60年代末实现从无到有的突破后，经过半个世纪的发展，在进口替代方面取得了很大的进步。国内机械密封行业的进口替代已从初级替代阶段进入全面替代阶段，中低端产品领域的进口替代已基本完成，高端产品领域的进口替代正在全面延伸和拓展。高端机械密封领域具有很高的进入门槛，通常只有行业内研发、技术、资金、市场等实力较强的企业涉足。在国内高端机械密封领域，以中密控股、丹东克隆和一通密封为代表的国内企业通过自主研发、合作开发和应用拓展等方式不断推出国产化高端机械密封产品，一方面替换了主机设备原配置的进口机械密封产品，另一方面也在增量业务中与约翰克兰、伊格尔博格曼、福斯等国际密封龙头企业展开竞争，不断延伸和拓展进口替代的深度和广度，推动了我国高端机械密封产品的进口替代进程。

在技术含量更高、应用工况更为复杂的干气密封领域，以中密控股和一通密封为代表的国内干气密封龙头企业通过自主研发、合作开发和应用拓展等方式，在干气密封产品市场实现了更加全面的技术和产品突破，不断实现进口替代，有力地推动了我国干气密封产品的国产化进程。

国内密封行业经过半个多世纪的发展取得了卓有成效的进步，国内很多新建项目基本已选用国产化密封，同时一些原有装置配套的进口密封国产化改造也已基本完成。随着国内密封行业进口替代的不断延伸，未来国内密封行业国产化进口替代的案例将集中于尚未国产化的进口设备的配套密封和某些特殊工况下应用的进口密封。

3、国内机械密封行业的竞争格局分析：机械密封行业的整体竞争格局呈现两极分化特点，低端产品市场完全竞争，高端产品市场国内参与者较少。国内机械密封行业厂商经过多年的技术积累和发展，在中低端机械密封领域的技术及产品日趋成熟，性能达到或接近国外产品水平，在大部分应用领域已能替代进口产品，进口替代已基本完成。但是，在低端产品市场，产品附加值低、技术含量不高、生产厂商数量较多，厂商间以价格竞争为主，市场竞争激烈，利润率较低。

高端机械密封市场早年由国际巨头垄断，目前少数国内厂商通过不断的研发投入和重点项目攻关，陆续在高端机械密封产品领域取得突破，并与国际巨头展开了市场竞争，但总体上仍处于相对弱势的地位。在高端产品市场，主要以研发、技术、服务和品牌竞争为主，利润空间相对更大。国内仅有中密控股、丹东克隆和一通密封等少数具备较强研发、设计、生产和测试实力以及服务能力的企业涉足高端机械密封市场，尤其是在高端干气密封市场，仅有中密控股和一通密封具备较强的市场竞争力。

随着环保、安全生产、产业调整和升级，以及供给侧改革的不断深化，未来市场将对机械密封生产厂商的产品性能、科技含量、应用场景以及服务提出更加严苛的要求。低端产品市场的价格竞争将更加激烈，行业集中度有望进一步提升；高端产品市场的核心厂商将在产品研发与设计、生产工艺与技术、产品测试与质量控制和服务水平以及品牌实力等多方面展开综合实力竞争。

4、机械密封行业存在的主要问题：尽管国内机械密封行业在近年来取得了快速发展，在很多细分市场已经完成进口替代，并在高端产品领域逐步开始与国外厂商形成竞争，但整体上仍相对落后。目前，国内机械密封行业的主要问题表现在以下几个方面：

①高参数机械密封理论研究和试验水平差距较大：《机械密封行业“十三五”专业发展规划》指出，国内密封领域基础理论研究薄弱，自主创新体系的建立不完整，多数企业产品技术源于仿制，缺乏创新。高参数密封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。我国在高端密封产品领域至今还未形成完善的技术支撑体系，缺乏对极端条件下高参数密封理论研究、试验研究等共性关键基础技术的系统性研究，与国外仍存在较大的差距。

此外，我国精密加工制造设备的落后也影响到了我国高参数密封产品的加工制造水平。密封制造企业在生产中基本采用通用加工设备，造成批量化生产的效率低、产品质量稳定性和可靠性较差等问题。

②密封基础材料和基础工艺仍有较大提升空间：我国高端机械密封的发展受零部件原材料及制造工艺的制约较多。目前，我国高性能石墨、工程陶瓷、高分子复合材料等密封基础材料主要依赖进口。国内密封材料制造企业普遍存在规模小、技术指标和工艺水平落后、质量不稳定等问题。国内开展的密封基础材料研究由于受到技术封锁和投资的限制，仍然难以赶超国外水平。如机械密封常用的石墨材料、橡胶材料制品，若出现性能问题将导致整个密封产品质量不稳定，影响机械密封产品的精度、性能、使用寿命和可靠性。

③密封技术研发投入和自主创新能力不足：密封技术的自主创新具有投入高、周期长、风险大的特点。根据《机械密封行业“十三五”专业发展规划》，国外密封企业十分重视密封技术的研发和自主创新能力，其研发经费支出占销售收入的比重在5%以上，而我国密封企业的研发经费占销售收入的比重相对较低。研发投入的不足导致国内机械密封企业创新能力弱，自主知识产权的核心技术产品少，产品性能不稳定、可靠性差、寿命短，不能满足核电、石化等行业运行工况复杂、连续化生产以及追求高效益的使用要求。

④高端产品的市场竞争力不足：在高端密封领域，目前国内企业的产品和技术与国外领先企业相比还有一定差距，尤其是在核心零部件材料性能方面差距较大；基础制造工艺和自动化、数字化装备的普及程度不高，性能稳定性和精度一致性与国外同类产品相比还有一定差距。比如，核电站反应堆主循环泵机械密封装置，核级垫片与填料密封，核反应堆压力容器用C形环、O形环密封圈，大型石化成套装置用20MPa级以上高压干气密封方面国外公司的竞争优势较大。在压缩机高压干气密封领域，国外已经有45MPa成熟产品，而国内还在25MPa内。目前，国内机械密封企业的销售集中在国内市场，海外市场占有率较低，尤其在发达国家市场中缺乏竞争优势。

⑤产品标准落后：发达国家十分重视机械密封与填料密封标准化技术体系的建设，全面支撑本国通用机械设备发展的需要。例如美国石油协会于2014年出台了离心泵和转子泵用机械密封系统的最新标准（API682），同时也是国际通用标准。相对而言，国内机械密封行业标准化修订工作滞后于发达国家。《机械密封行业“十三五”专业发展规划》指出，目前我国机械密封行业共制定国家标准9项，行业标准60余项。这些标准仅适用于一般工业用途的通用机械设备产品，核电领域中核级泵用机械密封标准尚属空白。对应用于石油化工行业中的离心泵和转子泵用机械密封产品，我国的相关标准较美国标准存在较大差距。国内机械密封产品标准的落后一定程度上制约了国内机械密封产品的出口。

⑥产业集中度低：国内机械密封行业起步较晚，国内厂商主要集中在中低端市场，产品研发和创新能力与国外企业存在较大差距。在高端市场中，目前仅中密控股、丹东克隆和一通密封等国内企业与国际厂商竞争。低端产品市场因进入门槛相对较低，生产厂商数量较多，市场竞争十分激烈。根据《液压液力气动密封行业“十三五”发展规划》，我国液气密行业中小企业多，产业集中度低，全行业（CR10）不足20%，主要原因为：A、产品大多集中在价值链的中低端，产品缺乏市场竞争力；B、行业中缺乏具有引领带动作用的航母企业；C、行业重复建设严重，产能结构性过剩，产品同质化竞争激烈。

（4）机械密封行业的技术水平和技术特点：机械密封行业属于跨学科、多领域的综合技术应用行业，行业技术主要涉及密封理论、设计技术、试验与监测技术、控制技术、加工技术和智能制造技术。国内机械密封行业经过多年的发展，中低端产品市场已经基本实现完全进口替代，高端产品市场也已步入进口替代发展阶段。但在与国际巨头的竞争中，国内机械密封生产厂商的整体技术水平仍相对落后。目前，国内很多厂商生产的多数产品主要是基于20世纪后期所引进的国外技术，许多产品的性能指标不能达到行业标准尤其是国际标准的要求；国内机械密封生产厂商在高端机械密封的研发、设计、试验和生产等方面的技术水平仍有待提高。

中国机械工程学会编著的《中国机械工程技术路线图》指出，按照泵、压缩机等设备的生产工艺参数进行专用设计、个性化设计和制造，研发适用于新工艺的高参数、高性能密封件和密封材料，使密封装置在极端条件和最佳设计工况下安全稳定、长寿命运行，是我国未来20年密封技术的重要发展方向。因此，国内机械密封行业需要加快机械密封与填料静密封核心技术的进步，密切跟踪和吸收国外先进技术，积极开展基础理论研究，开发共性技术与关键技术，提高自主创新、集成创新和消化吸收再创新能力，推动国内机械密封与填料静密封技术和产品水平进入世界先进行列。

未来随着计算机技术、信息技术、工业自动化技术、数控加工技术的不断发展，以及新材料、新工艺的研发与应用，我国机械密封制造技术将不断向高技术化方向发展。