冷水機核心壓縮機冷凍機油選型全解
發布日期:2018-06-25
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冷凍機油主要用于潤滑冷凍機中需要潤滑的部位，與壓縮機運轉性能和使用壽命有密切關系，所以它的選擇和應用，都是非常的重要。
一、冷凍機的工作特點
冷凍機按其結構可分為活塞式(或往復式)、回轉式(包括螺桿式、轉子式及滑片式等)以及離心式(或透平式)等3類。在活塞式制冷機中需要潤滑的部位有活塞與汽缸壁、連桿軸瓦與活塞銷或曲柄銷、主軸頸與前后軸承軸瓦、曲軸箱、軸封及閥門等。而螺桿式制冷機中需要潤滑的部位則有凸凹螺桿的轉動嚙合部分、螺桿前后的滑動軸承、主動螺桿的平衡活塞等。離心式制冷機中需要潤滑的部位有增速齒輪、主軸承、軸端密封面等。由于活塞往復運動可能有部分潤滑油進入氣缸并隨高速氣體帶入系統中，同時由于潤滑油蒸發也可能進入系統中與制冷劑混合，混合后的潤滑油經過分離器大部分可以分離，也有少量仍隨制冷劑進入冷卻
器等設備內。溫度降低，潤滑油冷凝，附著在冷卻器和系統的管壁形成油膜，使傳熱效果降低，冷藏室的溫度增高。另一方面，高壓制冷劑氣體也可能滲漏到潤滑油中，使潤滑油稀釋。
二、冷凍機油的主要功能
(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；
(3) 在密封部位充滿油，保證密封性能，防止制冷劑的泄漏；
(4) 油的運動帶走金屬摩擦產生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用；
(5) 為卸載機構提供液壓的動力。
三、冷凍機油的分類
一類是傳統的礦物油;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一。POE油不僅能良好地用于HFC類制冷劑系統中，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中。
四、冷凍機油的性能要求
⑴合適的粘度
冷凍機油的粘度除了要保證各運動部件的磨擦面有良好潤滑性以外，還要從制冷機中帶走部分熱量，以及起到密封作用。如果制冷機所使用的制冷劑對冷凍機油互溶性較大時，應考慮使用粘度較大的油品，以克服潤滑油被制冷劑稀釋后的影響。
⑵較低的傾點、絮凝點和R12的不溶物含量
由于制冷機的工作溫度變化范圍較大，如氨制冷劑在壓縮時可高至160℃，而膨脹又下降至-10℃。因此冷凍機油的傾點要低，一般約低于冷凍溫度10℃，而且油的粘溫特性要好。以保證冷凍機油在低溫下能從蒸發器返回壓縮機。鹵化烴類R12制冷劑和冷凍機油混合會產生石蠟等沉淀，即石蠟和石油樹脂在高于油的濁點前就會凝結。它會堵塞冷卻系統的調節機構與制冷設備的管線，影響設備的熱交換，因此應檢驗冷凍機油中的R12不溶物的含量，含量越低越好。這種檢驗方法可檢驗油中不 同熔點石蠟和可能含有樹脂物質的含量是否符合要求。絮凝點也是檢驗冷凍機油與制冷劑混合液在一定溫度下析出石蠟可能沉淀出不溶性極性物質的一種使用性能指標，冷凍機油的絮凝點一定不能高于蒸發器的蒸發溫度。
⑶揮發性小，閃點高
冷凍機油的揮發量愈大，隨制冷劑循環的油量也愈多，因此要求冷凍機油的餾份范圍愈窄愈好，閃點亦應高于制冷機排氣溫度25～30℃以上。
⑷良好的化學穩定性和熱氧化穩定性
制冷機工作中的最后壓縮溫度可達130℃～160℃，在此溫度下冷凍機油會受熱而不斷分解變質，生成積炭而導致制冷機產生故障與磨損。另一方面油的分解產物會與制冷劑發生化學反應，使制冷效果變壞，生成的酸性物質又會強烈腐蝕制冷機部件。因此要求冷凍機油有良好的熱氧化穩定性，在出口閥的高溫下不結焦、不炭化，同時要求冷凍機油具有良好的化學穩定性，避免與制冷劑，如鹵化烴(RCI、RF)類作用生成酸性腐蝕物質。
⑸不含水和雜質
因為水在蒸發器結冰會影響供熱效率，與制冷劑接觸會加速制冷劑分解并腐蝕設備，所以冷凍機油不能含水和雜質。
⑹其他
冷凍機油還應有良好的抗泡性，對橡膠、漆包線等材料不溶解、不膨脹。在封閉式制冷機中使用時應有良好的電絕緣性。
五、選擇冷凍機油應考慮的因素
(1) 粘度
壓縮機的轉速越高，使用冷凍機油的粘度應越大，實際使用中一般低速立式雙缸壓縮機可使用L-DRAl5號冷凍油，中速和高速多缸壓縮機應使用L-DRA22號或L-DRA32號冷凍油，某些高速重載壓縮機的發熱量大，油溫高，氣溫也高，最好使用L-DRA46號或L-DJRA68號冷凍油。
(2) 熱穩定性
熱穩定性一般用冷凍機油的閃點來衡量。閃點是指冷凍機油的蒸汽遇火后發生閃火的溫度。冷凍機油的閃點必須高于壓縮機的排氣溫度，如R717，R12，R22壓縮機使用的冷凍機油閃點應在160℃以上。
(3) 流動性
冷凍機油應有良好的低溫下的流動性，在蒸發器內，因溫度低、油的粘度增大，流動性變差，當達到一定溫度時冷凍機油停止流動，此時的溫度稱油的凝固點。制冷機的冷凍機油要求凝固點要低，特別是低溫制冷機對油的凝固點要求很重要。否則流動性降低，既影響蒸發器的傳熱又影響機器的潤滑。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的使用需要。蒸發溫度再低時，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。關于溶解性的利弊在制冷劑一節已有論述，這里不再重復。
(5) 濁點
冷凍機油開始析出石蠟(油變混濁)時的溫度稱為濁點，當有制冷劑存在時，冷凍機油的濁點會下降。
(6) 此外，全封閉和半封閉制冷機對冷凍機油的電擊穿電壓有一定的要求，一般要求在25kV以上。
六、冷凍機油變質的主要原因
(1) 混入水分
由于制冷系統中滲入空氣，空氣中的水分與冷凍機油接觸后混合進去；制冷劑中含水量較多時，也會使水分混入冷凍機油。冷凍機油中混入水分后，粘度降低，對金屬造成腐蝕。在氟利昂制冷系統中，還會引起“冰塞”現象；
(2) 氧化
冷凍機油在使用過程中，當壓縮機的排氣溫度較高時，就有可能引起氧化變質，特別是化學穩定性差的冷凍機油，更易變質，經過一段時間，冷凍機油中會形成殘渣，使軸承等處的潤滑變壞。有機填料、機械雜質等混入冷凍機油中也會加速它的老化或氧化；
(3) 冷凍機油混用
幾種不同牌號的冷凍機油混合使用時，會造成冷凍機油的粘度降低，甚至會破壞油膜的形成，使軸承受到損害；如果兩種冷凍機油中，含有不同性質的抗氧化添加劑，混合在一起時，就有可能產生化學變化，形成沉淀物，使壓縮機的潤滑受到影響，故使用時要注意。
(4) 冷凍機油中有雜質。
七、冷凍機油的選擇標準
冷凍機油的規格品種很多，為了保證制冷壓縮機的正常運行，必須了解冷凍機油的性能，并能正確選用。冷凍機油的性能可由很多指標來決定，以下簡要介紹其主要質量指標。
粘度，粘度是潤滑油最重要的性能參數之一，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=25px2/s，1cst=10-6m2/s=1mm2/s。
制冷壓縮機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。由于制冷壓縮機在工作中高壓側制冷劑的排氣溫度高，希望潤滑油的粘度不應過小。又由于低壓側吸入的低溫氣體，此時潤滑油的粘度又不應過大。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，即專用的冷凍機油。潤滑油的粘度還與制冷工質在潤滑油中的互溶性有關。如氨和潤滑油不相溶，應選用較低粘度的潤滑油。
可以根據一下幾個方面選擇冷凍機油：
1.根據壓縮類型選用潤滑油
冷凍機的壓縮機有活塞式、螺桿式和離心式三種，前兩種的潤滑油與被壓縮的制冷劑直接接觸，要考慮到潤滑油和制冷劑之間的相互影響問題。離心式所用的潤滑油只是用來潤滑轉子軸承，也可根據負荷及轉速的大小選用。
2.根據制冷劑的類型選用潤滑油
與制冷劑直接接觸的潤滑油，要考慮二者之間的相互影響。如氟里昂一類的制冷劑能溶于礦物油，因而選用的潤滑油粘度等級，應比使用不溶性制冷劑的高一個等級，以防止潤滑油被稀釋后不能保證潤滑。另外，還應注意混入制冷劑中的少量潤滑油會不會影響制冷系統的工作。冷凍機油的絮凝點便是檢查混入制冷劑中的潤滑油是否析出蠟結晶而使制冷系統堵塞的質量指標。
3.根據制冷劑的蒸發溫度選用潤滑油
一般來說，制冷劑蒸發溫度低的冷凍機，應選用凝點低的冷凍機油，以免被制冷劑攜帶到制冷系統中的潤滑油凝結在節流閥和蒸發器上，影響制冷效率。用氨作制冷劑的冷凍機，所用潤滑油的凝點應低于蒸發溫度。用氟里昂作制冷劑的，潤滑油的凝點可稍高于蒸發溫度。
4.根據冷凍機的工作條件選用潤滑油
一、冷凍機的工作特點
冷凍機按其結構可分為活塞式(或往復式)、回轉式(包括螺桿式、轉子式及滑片式等)以及離心式(或透平式)等3類。在活塞式制冷機中需要潤滑的部位有活塞與汽缸壁、連桿軸瓦與活塞銷或曲柄銷、主軸頸與前后軸承軸瓦、曲軸箱、軸封及閥門等。而螺桿式制冷機中需要潤滑的部位則有凸凹螺桿的轉動嚙合部分、螺桿前后的滑動軸承、主動螺桿的平衡活塞等。離心式制冷機中需要潤滑的部位有增速齒輪、主軸承、軸端密封面等。由于活塞往復運動可能有部分潤滑油進入氣缸并隨高速氣體帶入系統中，同時由于潤滑油蒸發也可能進入系統中與制冷劑混合，混合后的潤滑油經過分離器大部分可以分離，也有少量仍隨制冷劑進入冷卻
器等設備內。溫度降低，潤滑油冷凝，附著在冷卻器和系統的管壁形成油膜，使傳熱效果降低，冷藏室的溫度增高。另一方面，高壓制冷劑氣體也可能滲漏到潤滑油中，使潤滑油稀釋。
二、冷凍機油的主要功能
(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；
(3) 在密封部位充滿油，保證密封性能，防止制冷劑的泄漏；
(4) 油的運動帶走金屬摩擦產生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用；
(5) 為卸載機構提供液壓的動力。
三、冷凍機油的分類
一類是傳統的礦物油;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一。POE油不僅能良好地用于HFC類制冷劑系統中，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中。
四、冷凍機油的性能要求
⑴合適的粘度
冷凍機油的粘度除了要保證各運動部件的磨擦面有良好潤滑性以外，還要從制冷機中帶走部分熱量，以及起到密封作用。如果制冷機所使用的制冷劑對冷凍機油互溶性較大時，應考慮使用粘度較大的油品，以克服潤滑油被制冷劑稀釋后的影響。
⑵較低的傾點、絮凝點和R12的不溶物含量
由于制冷機的工作溫度變化范圍較大，如氨制冷劑在壓縮時可高至160℃，而膨脹又下降至-10℃。因此冷凍機油的傾點要低，一般約低于冷凍溫度10℃，而且油的粘溫特性要好。以保證冷凍機油在低溫下能從蒸發器返回壓縮機。鹵化烴類R12制冷劑和冷凍機油混合會產生石蠟等沉淀，即石蠟和石油樹脂在高于油的濁點前就會凝結。它會堵塞冷卻系統的調節機構與制冷設備的管線，影響設備的熱交換，因此應檢驗冷凍機油中的R12不溶物的含量，含量越低越好。這種檢驗方法可檢驗油中不 同熔點石蠟和可能含有樹脂物質的含量是否符合要求。絮凝點也是檢驗冷凍機油與制冷劑混合液在一定溫度下析出石蠟可能沉淀出不溶性極性物質的一種使用性能指標，冷凍機油的絮凝點一定不能高于蒸發器的蒸發溫度。
⑶揮發性小，閃點高
冷凍機油的揮發量愈大，隨制冷劑循環的油量也愈多，因此要求冷凍機油的餾份范圍愈窄愈好，閃點亦應高于制冷機排氣溫度25～30℃以上。
⑷良好的化學穩定性和熱氧化穩定性
制冷機工作中的最后壓縮溫度可達130℃～160℃，在此溫度下冷凍機油會受熱而不斷分解變質，生成積炭而導致制冷機產生故障與磨損。另一方面油的分解產物會與制冷劑發生化學反應，使制冷效果變壞，生成的酸性物質又會強烈腐蝕制冷機部件。因此要求冷凍機油有良好的熱氧化穩定性，在出口閥的高溫下不結焦、不炭化，同時要求冷凍機油具有良好的化學穩定性，避免與制冷劑，如鹵化烴(RCI、RF)類作用生成酸性腐蝕物質。
⑸不含水和雜質
因為水在蒸發器結冰會影響供熱效率，與制冷劑接觸會加速制冷劑分解并腐蝕設備，所以冷凍機油不能含水和雜質。
⑹其他
冷凍機油還應有良好的抗泡性，對橡膠、漆包線等材料不溶解、不膨脹。在封閉式制冷機中使用時應有良好的電絕緣性。
五、選擇冷凍機油應考慮的因素
(1) 粘度
壓縮機的轉速越高，使用冷凍機油的粘度應越大，實際使用中一般低速立式雙缸壓縮機可使用L-DRAl5號冷凍油，中速和高速多缸壓縮機應使用L-DRA22號或L-DRA32號冷凍油，某些高速重載壓縮機的發熱量大，油溫高，氣溫也高，最好使用L-DRA46號或L-DJRA68號冷凍油。
(2) 熱穩定性
熱穩定性一般用冷凍機油的閃點來衡量。閃點是指冷凍機油的蒸汽遇火后發生閃火的溫度。冷凍機油的閃點必須高于壓縮機的排氣溫度，如R717，R12，R22壓縮機使用的冷凍機油閃點應在160℃以上。
(3) 流動性
冷凍機油應有良好的低溫下的流動性，在蒸發器內，因溫度低、油的粘度增大，流動性變差，當達到一定溫度時冷凍機油停止流動，此時的溫度稱油的凝固點。制冷機的冷凍機油要求凝固點要低，特別是低溫制冷機對油的凝固點要求很重要。否則流動性降低，既影響蒸發器的傳熱又影響機器的潤滑。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的使用需要。蒸發溫度再低時，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。關于溶解性的利弊在制冷劑一節已有論述，這里不再重復。
(5) 濁點
冷凍機油開始析出石蠟(油變混濁)時的溫度稱為濁點，當有制冷劑存在時，冷凍機油的濁點會下降。
(6) 此外，全封閉和半封閉制冷機對冷凍機油的電擊穿電壓有一定的要求，一般要求在25kV以上。
六、冷凍機油變質的主要原因
(1) 混入水分
由于制冷系統中滲入空氣，空氣中的水分與冷凍機油接觸后混合進去；制冷劑中含水量較多時，也會使水分混入冷凍機油。冷凍機油中混入水分后，粘度降低，對金屬造成腐蝕。在氟利昂制冷系統中，還會引起“冰塞”現象；
(2) 氧化
冷凍機油在使用過程中，當壓縮機的排氣溫度較高時，就有可能引起氧化變質，特別是化學穩定性差的冷凍機油，更易變質，經過一段時間，冷凍機油中會形成殘渣，使軸承等處的潤滑變壞。有機填料、機械雜質等混入冷凍機油中也會加速它的老化或氧化；
(3) 冷凍機油混用
幾種不同牌號的冷凍機油混合使用時，會造成冷凍機油的粘度降低，甚至會破壞油膜的形成，使軸承受到損害；如果兩種冷凍機油中，含有不同性質的抗氧化添加劑，混合在一起時，就有可能產生化學變化，形成沉淀物，使壓縮機的潤滑受到影響，故使用時要注意。
(4) 冷凍機油中有雜質。
七、冷凍機油的選擇標準
冷凍機油的規格品種很多，為了保證制冷壓縮機的正常運行，必須了解冷凍機油的性能，并能正確選用。冷凍機油的性能可由很多指標來決定，以下簡要介紹其主要質量指標。
粘度，粘度是潤滑油最重要的性能參數之一，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=25px2/s，1cst=10-6m2/s=1mm2/s。
制冷壓縮機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。由于制冷壓縮機在工作中高壓側制冷劑的排氣溫度高，希望潤滑油的粘度不應過小。又由于低壓側吸入的低溫氣體，此時潤滑油的粘度又不應過大。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，即專用的冷凍機油。潤滑油的粘度還與制冷工質在潤滑油中的互溶性有關。如氨和潤滑油不相溶，應選用較低粘度的潤滑油。
可以根據一下幾個方面選擇冷凍機油：
1.根據壓縮類型選用潤滑油
冷凍機的壓縮機有活塞式、螺桿式和離心式三種，前兩種的潤滑油與被壓縮的制冷劑直接接觸，要考慮到潤滑油和制冷劑之間的相互影響問題。離心式所用的潤滑油只是用來潤滑轉子軸承，也可根據負荷及轉速的大小選用。
2.根據制冷劑的類型選用潤滑油
與制冷劑直接接觸的潤滑油，要考慮二者之間的相互影響。如氟里昂一類的制冷劑能溶于礦物油，因而選用的潤滑油粘度等級，應比使用不溶性制冷劑的高一個等級，以防止潤滑油被稀釋后不能保證潤滑。另外，還應注意混入制冷劑中的少量潤滑油會不會影響制冷系統的工作。冷凍機油的絮凝點便是檢查混入制冷劑中的潤滑油是否析出蠟結晶而使制冷系統堵塞的質量指標。
3.根據制冷劑的蒸發溫度選用潤滑油
一般來說，制冷劑蒸發溫度低的冷凍機，應選用凝點低的冷凍機油，以免被制冷劑攜帶到制冷系統中的潤滑油凝結在節流閥和蒸發器上，影響制冷效率。用氨作制冷劑的冷凍機，所用潤滑油的凝點應低于蒸發溫度。用氟里昂作制冷劑的，潤滑油的凝點可稍高于蒸發溫度。
4.根據冷凍機的工作條件選用潤滑油
