冷凍機(jī)油的原理

　　冷凍機(jī)油

　　冷凍機(jī)油主要用于潤滑冷凍機(jī)中需要潤滑的部位，與壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能和使用壽命有密切關(guān)系，所以它的選擇和應(yīng)用，都是非常的重要。

　　1. 冷凍機(jī)油的主要功能

　　(1) 潤滑摩擦面，使摩擦面完全被油膜分隔開來，從而降低摩擦功、摩擦熱和磨損；

　　(2) 冷凍機(jī)油的流動帶走摩擦熱，使摩擦零件的溫度保持在允許范圍內(nèi)；

　　(3) 在密封部位充滿油，保證密封性能，防止制冷劑的泄漏；

　　(4) 油的運(yùn)動帶走金屬摩擦產(chǎn)生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用；

　　(5) 為卸載機(jī)構(gòu)提供液壓的動力。

　　2. 冷凍機(jī)油的分類

　　一類是傳統(tǒng)的礦物油;另一類是合成的多元醇酯類油如POE(PolyolEster)，常稱聚酯油PAG(PolyalkyleneGlyco1)也是合成的聚(乙)二醇類潤滑油，

　　它們中文名不十分統(tǒng)一。POE油不僅能良好地用于HFC類制冷劑系統(tǒng)中，也能用于烴類制冷劑。PAG油則可用于HFC類、烴類及氨作為制冷劑的系統(tǒng)中。

　　3. 選擇冷凍機(jī)油應(yīng)考慮的因素

　　(1) 粘度

　　壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，使用冷凍機(jī)油的粘度應(yīng)越大，實際使用中一般低速立式雙缸壓縮機(jī)可使用L-DRAl5號冷凍油，中速和高速多缸壓縮機(jī)應(yīng)使用L-DRA22號或L-DRA32號冷凍油，某些高速重載壓縮機(jī)的發(fā)熱量大，油溫高，氣溫也高，最好使用L-DRA46號或L-DJRA68號冷凍油。

　　(2) 熱穩(wěn)定性

　　熱穩(wěn)定性一般用冷凍機(jī)油的閃點來衡量。閃點是指冷凍機(jī)油的蒸汽遇火后發(fā)生閃火的溫度。冷凍機(jī)油的閃點必須高于壓縮機(jī)的排氣溫度，如R717，R12，R22壓縮機(jī)使用的冷凍機(jī)油閃點應(yīng)在160℃以上。

　　(3) 流動性

　　冷凍機(jī)油應(yīng)有良好的低溫下的流動性，在蒸發(fā)器內(nèi)，因溫度低、油的粘度增大，流動性變差，當(dāng)達(dá)到一定溫度時冷凍機(jī)油停止流動，此時的溫度稱油的凝固點。制冷機(jī)的冷凍機(jī)油要求凝固點要低，特別是低溫制冷機(jī)對油的凝固點要求很重要。否則流動性降低，既影響蒸發(fā)器的傳熱又影響機(jī)器的潤滑。

　　各種冷凍油的凝固點都在-40℃以下，能夠滿足一般用途的制冷機(jī)的使用需要。蒸發(fā)溫度再低時，可使用精密儀器油，其凝固點一般不高于-60℃。

　　(4) 溶解性

　　各種制冷劑與冷凍機(jī)油相溶是不相同的，大致分三大類：

　　一類為相互不溶解的，一類為相互無限溶解的，再一類是介于上述二者中間的。關(guān)于溶解性的利弊在制冷劑一節(jié)已有論述，這里不再重復(fù)。

　　(5) 濁點

　　冷凍機(jī)油開始析出石蠟(油變混濁)時的溫度稱為濁點，當(dāng)有制冷劑存在時，冷凍機(jī)油的濁點會下降。

　　(6) 此外，全封閉和半封閉制冷機(jī)對冷凍機(jī)油的電擊穿電壓有一定的要求，一般要求在25kV以上。

　　4. 冷凍機(jī)油變質(zhì)的原因主要

　　(1) 混入水分由于制冷系統(tǒng)中滲入空氣，空氣中的水分與冷凍機(jī)油接觸后混合進(jìn)去；制冷劑中含水量較多時，也會使水分混入冷凍機(jī)油。冷凍機(jī)油中混入水分后，粘度降低，對金屬造成腐蝕。在氟利昂制冷系統(tǒng)中，還會引起“冰塞”現(xiàn)象；

　　(2) 氧化冷凍機(jī)油在使用過程中，當(dāng)壓縮機(jī)的排氣溫度較高時，就有可能引起氧化變質(zhì)，特別是化學(xué)穩(wěn)定性差的冷凍機(jī)油，更易變質(zhì)，經(jīng)過一段時間，冷凍機(jī)油中會形成殘渣，使軸承等處的潤滑變壞。有機(jī)填料、機(jī)械雜質(zhì)等混入冷凍機(jī)油中也會加速它的老化或氧化；

　　(3) 冷凍機(jī)油混用幾種不同牌號的冷凍機(jī)油混合使用時，會造成冷凍機(jī)油的粘度降低，甚至?xí)茐挠湍さ男纬?，使軸承受到損害；如果兩種冷凍機(jī)油中，含有不同性質(zhì)的抗氧化添加劑，混合在一起時，就有可能產(chǎn)生化學(xué)變化，形成沉淀物，使壓縮機(jī)的潤滑受到影響，故使用時要注意。

　　(4) 冷凍機(jī)油中有雜質(zhì)。

　　5. 冷凍機(jī)油的選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　冷凍機(jī)油的規(guī)格品種很多，為了保證制冷壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，必須了解冷凍機(jī)油的性能，并能正確選用。冷凍機(jī)油的性能可由很多指標(biāo)來決定，以下簡要介紹其主要質(zhì)量指標(biāo)。

　　粘度，粘度是潤滑油最重要的性能參數(shù)之一，它決定了滑動軸承中油膜的承載能力、摩擦功耗和密封面的密封能力。粘度的大小通常以運(yùn)動粘度來表示，法定單位是m2/s，常用單位是斯（st）和厘斯（cst）。1st=10-4m2/s=1cm2/s，1cst=10-6m2/s=1mm2/s。

　　制冷壓縮機(jī)的潤滑油粘度必須合適，粘度過大，油膜承載能力大，易于保持液體潤滑，但流動阻力大，壓縮機(jī)的摩擦功耗和啟動阻力將增大；粘度過小，流動阻力小、摩擦熱量少，但不易形成潤滑油膜，同時也影響密封性。由于制冷壓縮機(jī)在工作中高壓側(cè)制冷劑的排氣溫度高，希望潤滑油的粘度不應(yīng)過小。又由于低壓側(cè)吸入的低溫氣體，此時潤滑油的粘度又不應(yīng)過大。各種潤滑油的粘度都是隨溫度的升高而有不同程度的下降。在制冷壓縮機(jī)中要選用粘度隨溫度變化盡可能小的潤滑油，即專用的冷凍機(jī)油。

　　潤滑油的粘度還與制冷工質(zhì)在潤滑油中的互溶性有關(guān)。如氨和潤滑油不相溶，應(yīng)選用較低粘度的潤滑油。

　　冷凍機(jī)油選取的基本要求

　　1. 基礎(chǔ)油質(zhì)量要高

　　壓縮機(jī)油的基礎(chǔ)油可分為礦物油型和合成油型兩大類。礦物油型壓縮機(jī)油的生產(chǎn)一般經(jīng)溶劑精制、溶劑脫蠟、加氫或白土補(bǔ)充精制等工藝得到基礎(chǔ)油，再加入多種添加劑調(diào)合而成。

　　壓縮機(jī)油的基礎(chǔ)油一般要占成品油的95%以上，因此基礎(chǔ)油的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到壓縮機(jī)油成品油的質(zhì)量水平，而基礎(chǔ)油的質(zhì)量又與其精制深度有著直接關(guān)系。精制深度深的基礎(chǔ)油，其重芳烴、膠質(zhì)含量就少。殘?zhí)康?，抗氧劑的感受性就好，基礎(chǔ)油的質(zhì)量就高，它在壓縮機(jī)系統(tǒng)中積炭傾向小，油水分離性好，使用壽命相對就長一些。

　　合成油型的基礎(chǔ)油是以化學(xué)合成的方法得到的有機(jī)液體基礎(chǔ)油再經(jīng)過調(diào)配或加入多種添加劑制成的潤滑油。其基礎(chǔ)油大部分是聚合物或高分子有機(jī)化合物。合成油的種類很多，用作壓縮機(jī)油的合成油主要有合成烴（聚-烯烴）、有機(jī)酯（雙酯）、聚亞烷基二醇、氟硅油和磷酸酯等5種。合成油型壓縮機(jī)油的價格比礦物油型壓縮機(jī)油昂貴得多，但合成油的綜合經(jīng)濟(jì)效益仍超過普通礦物油。它具有氧化安定性，積炭傾向小，可超過普通礦物油的溫度范圍進(jìn)行潤滑，使用壽命長，可以滿足一般礦物油型壓縮機(jī)油所不能承受的使用要求。

　　2. 基礎(chǔ)油餾分要窄

　　研究壓縮機(jī)油的工況認(rèn)為：改善基礎(chǔ)油構(gòu)成是提高壓縮機(jī)油質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。由輕、重兩種組分調(diào)合成的壓縮機(jī)油注入壓縮機(jī)氣缸后，其中的輕組分因揮發(fā)性過強(qiáng)而提前離開工作部位影響潤滑效果，而其中的重組分則因揮發(fā)性差，完成工作任務(wù)后不能迅速離開工作工作部位，長而久之在熱與氧的作用下易生成積炭。因此，在這樣的工況下，潤滑油應(yīng)選用窄餾分的組分油，不應(yīng)選用多種餾分混合的組分油。

　　19號壓縮機(jī)油是用含有大量殘渣組分的寬餾分油調(diào)制而成的，在使用中壓縮機(jī)積炭量較大。因此，要提高壓縮機(jī)油的質(zhì)量應(yīng)將19號壓縮機(jī)油中的殘渣組分去掉，選用窄餾分基礎(chǔ)油。

　　3. 粘度要適宜

　　在動力潤滑的條件下，油膜厚度隨油品的粘度提高而增加，但摩擦力亦隨油品粘度的提高而增加。粘度過低的潤滑油不易形成足夠強(qiáng)的油膜，會加速磨損，縮短機(jī)件的使用壽命。反之，潤滑油粘度過高，會加大內(nèi)摩擦力，使壓縮機(jī)的比功率增大，以致增大功耗和油耗，也會在活塞環(huán)槽內(nèi)、氣閥上、排氣通道內(nèi)等處形成沉積物。因此，選擇合適的粘度是正確選用壓縮機(jī)油的首要問題。西安交通大學(xué)通過試驗證明：在同一型號的壓縮機(jī)上采用相同的試驗條件，使用較低粘度牌號的油品比使用高粘度牌號的油品最多可降低壓縮機(jī)的比功率約10%，而機(jī)件磨損量卻無明顯差異。因此，在保證潤滑的前提下，選擇適宜粘度牌號的油品，對于節(jié)能和壓縮機(jī)的可靠運(yùn)行有著很重要的影響。

　　4. 粘溫性能要好

　　噴油內(nèi)冷回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)在工作過程中反復(fù)被加熱和冷卻。因此，要求油品粘度不應(yīng)由于溫度變化而有太大變化，應(yīng)具有良好的粘溫性能。精制的壓縮機(jī)油的粘度指數(shù)均在90以上。

　　5. 閃點要適宜

　　閃點是指油品在大氣壓力下加熱形成的蒸氣壓力，達(dá)到用明火點燃的下極限濃度時的溫度。閃點過高，油品餾分就重，粘度亦大，瀝青質(zhì)等含量就高，使用時易積炭。若片面追求高閃點的壓縮機(jī)油，反而會成為不安全因素。所以，壓縮機(jī)油的閃點要求適宜即可。

　　閃點只是油品使用的安全指標(biāo)之一，壓縮機(jī)油閃點一般控制在200℃以上都可以安全使用。

　　6. 積炭傾向性要小

　　壓縮機(jī)油抗積炭傾向性如何對壓縮機(jī)油的可靠運(yùn)行是至關(guān)重要的。在實際工業(yè)使用中，大中型壓縮機(jī)由于積炭而發(fā)生著火爆炸的事故已屢見不鮮。

　　在油品中易形成殘?zhí)康闹饕镔|(zhì)是瀝青質(zhì)、膠質(zhì)及多環(huán)芳烴的疊合物。潤滑油料經(jīng)深度精制后均可去掉大部分以上物質(zhì)。一般低粘度和深度精制的潤滑油殘?zhí)恐档?，在使用中不易積炭。因此，優(yōu)質(zhì)的L-DAB壓縮機(jī)油應(yīng)選用深度精制的不含殘渣（光亮油）的窄餾分基礎(chǔ)油。添加劑也應(yīng)盡量選用無灰型添加劑。

　　現(xiàn)在國內(nèi)外評定空氣壓縮機(jī)油積炭傾向性的試驗方法普遍采用潤滑油老化特性測定法（GB/T 12709）和減壓蒸餾蒸出80%后殘留物性質(zhì)（GB 9168）。這兩項試驗方法的試驗條件較為苛刻，如果油品的精制深度不夠或含有殘渣油（光亮油）組分或選用有灰添加劑，都很難達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　7. 極好的氧化安定性

　　從往復(fù)式壓縮機(jī)的使用工況看，潤滑油在氣缸活塞部位與熱的壓縮空氣不斷接觸會引起油品的氧化、分解，生成膠質(zhì)和各種酸類物質(zhì)。如有磨損的金屬雜質(zhì)摻入，更易引起氧化。分解的油氣在壓氣缸中與氧混合到一定濃度和溫度時，可能自燃和有氣缸爆炸的危險。因此，往復(fù)式壓縮機(jī)油的氧化安定性是保證油品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

　　從回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的使用工況看，潤滑的環(huán)境苛刻。油品在循環(huán)使用中，易被氧化變質(zhì)生成各種酸類、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等物質(zhì)，使油品的顏色變深，酸值增高，粘度增大并出現(xiàn)沉積物，從而減少油的噴入量，使油品和機(jī)器的溫度升高，產(chǎn)生過量磨損，降低工作性能，甚至可能引起氣缸爆炸的危險。因此，回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)油的氧化安定性是保證油品能長期安全使用的主要質(zhì)量指標(biāo)，國內(nèi)的試驗方法為GB/T 12581汽輪機(jī)油氧化安定性測定法。

　　8. 不腐蝕金屬、防銹性好

　　壓縮機(jī)的油冷卻等部件的材質(zhì)為銅或銅金屬，易被腐蝕，會使油品出現(xiàn)早期氧化變化變質(zhì)，生成油泥。這就要求油品應(yīng)有良好的抗腐蝕能力。

　　空氣中的水分易在間歇操作的壓縮機(jī)氣缸內(nèi)冷卻，這對潤滑不利并能產(chǎn)生磨損和銹蝕，要求壓縮機(jī)油應(yīng)具有良好的防銹蝕作用。

　　9. 油水分離性好

　　壓縮機(jī)在運(yùn)行中不斷與空氣中的冷凝水相遇并被劇烈攪拌，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成油氣分離不清，油耗增大。由于油被乳化而使油膜破壞，造成磨損。乳化的油會促使灰塵、砂礫和污泥分散，影響閥的功能，增加摩擦、磨損和氧化。因此，優(yōu)質(zhì)壓縮機(jī)油均具有好的抗乳化性能和油水分離性能。

　　10. 極好的消泡性

　　回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)油在循環(huán)使用過程中，循環(huán)速度快，是油品處于劇烈攪拌狀態(tài)，極易產(chǎn)生泡沫。壓縮機(jī)油在啟動或泄壓時，油池中的油也易起泡，大量的油泡沫灌進(jìn)油氣分離器，使阻力增大，油耗增加，會造成嚴(yán)重過載、超溫等異?，F(xiàn)象。因此，優(yōu)良的回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)油均加有抗泡沫添加劑，以保證油品的泡沫傾向性（即起泡性）小和泡沫穩(wěn)定性（即消泡性）好。

　　此外，還要求油品揮發(fā)性小，合適的傾點，無機(jī)械雜質(zhì)和水分等性能，以保證壓縮機(jī)能長期安全運(yùn)行。

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