制冷压缩机的润滑油选用分析

steve.li

　　引言

　　在实际的制冷维修和制冷运行维护工作中，很多工作人员在更换冷冻油时，往往对冷冻油的种类、型号模糊不清，只知道照“吩咐”和以往经验办事;更有甚者只看外包装“差不多”就加以使用。随着新型环保制冷剂，如：R134a、R600a、R407C、R417、R410A等在制冷设备中的大量使用，维修人员对此类制冷设备更换润滑油时更感到茫然，有的维修人员甚至不管原制冷系统用的是哪种制冷剂，便随意添加一种冷冻油，给制冷系统带来了严重的故障隐患。
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　　1 制冷系统中润滑油的具体作用
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3 k8 S  y1 [8 K+ Y' F/ N+ \0 w/ g　　冷冻油是制冷压缩机的润滑油，在制冷压缩机中主要起润滑、密封(控制容积的间隙)、防锈、清洗和冷却等作用，当然有的制冷系统中也用冷冻油作为能力卸载压力用油如，螺杆机组的滑阀驱动等。冷冻油在制冷系统中，也是不断循环的，通常称之为油路。不同压缩机类型、机组规模，制冷系统的冷冻油的循环方式不同。在活塞式和螺杆式压缩机的制冷系统中，冷冻油分别对轴承、压缩机控制容积(气缸或啮合齿轮、螺杆)摩擦副和控制系统执行机构产生作用;其中在压缩机控制容积中，冷冻油与制冷剂直接接触、发生混合。在大型系统(冷水机组、中央空调制冷机组等)一般设有油分离器，由压缩机排出的制冷剂一油混合物在油分离器中被分出大部分的油，分出的油经冷却器冷却、油过滤器回到压缩机的曲轴箱，经油泵加压后进行下次的循环;少量分不出的油则随制冷剂在制冷系统内循环或之类在相关设备内，难以回到曲轴箱。而小型系统(例如冰箱、家用空调等)则是油则随制冷剂在制冷系统内循环，从吸气管回到压缩机，经飞溅装置重新进入油路循环。而离心制冷系统，制冷剂不与润滑系统用油直接接触，所以可根据轴承润滑理论来选用合适的工业润滑油;当气体泄漏而影响润滑系统中用油时，也应选用压缩机专用润滑油;当附带有增速齿轮时，则齿轮箱用油应逸用具有一定抗磨性的润滑油。

　　2 制冷系统中润滑油的要求
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$ v* }+ K, v: o　　2.1 制冷系统中润滑油的一般要求
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　　冷冻油是制冷压缩机的润滑油，也具备润滑油的基本理化性能，见表1，这些理化性能可以说明润滑油的内在质量。

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　　2.2 制冷系统中润滑油的特殊要求

; k' F  C! k2 B5 G& O! J+ U　　冷冻油是在制系统内部工作时会遇到一些特殊的工作环境如，冷冻油与制冷剂直接接触，少量冷冻机油会随制冷剂参与冷冻循环，在全封闭压缩机中，冷冻油与电机的线圈及密封件等材料密切接触，冷冻机油处于压缩机排气阀的高温和膨胀阀、蒸发器的低温等极端的温度条件下工作等等。因此，制冷系统对冷冻油也有一些特殊要求，见表2

5 b# S5 X. x) ~# n2 q% k　　(1)良好的热化学稳定性。在制冷剂、油、金属共存的系统中，高温会促使润滑油发生化学反应，导致油的分解、劣化，生成沉积物和焦炭，润滑油分解后产生的酸还会腐蚀电气绝缘材料。

; \0 I1 G4 U  P+ O. ?$ ~　　(2)吸水性。若润滑油具有较强的亲水性，会带人一定量的水分进入系统，在毛细管中水形成冰晶而堵塞系统，从而形成“冰堵”现象。尤其在小型氟利昂系统中(家用冰箱、空调)应该注意。
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　　(3)良好的低温流动性。从制冷循环系统的蒸发器出口到压缩机的人口，很容易发生因油的低温流动性差而发生的一系列问题。特别是11502、R503、R13和氨的制冷系统，冷冻油可能会在蒸发器盘管等低温部位滞留、“池积”，影响系统的运转。

　　(4)与制冷剂的互溶性良好。互溶性好，在换热器传热管内表面不易形成油膜，对换热有利;否则会影响冷凝器和蒸发器的换热效率。另外，互溶性较好，在蒸发器和低温设备内不会发生“池积”，有利于压缩机回油。
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　　(5)黏度。冷冻油黏度是一个重要参数，考核该参数取决于润滑油与制冷剂混合物的黏度，而不仅仅是润滑油本身的黏度。冷冻油黏度过大，会使机械摩擦功率、摩擦热量和启动电流增大，高粘度
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　　润滑油也可能在毛细管内形成“蜡堵或“油弹”。黏度过小，不能形成所需的油膜，无法达到应有的润滑效果。研究表明，在条件允许的情况下尽量选用粘度低的冷冻油，可提高压缩机的机械效率，降
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6 p, c+ f8 l5 ~& \, ], f: f4 t　　低起动电压，提高系统的制冷性能。

+ V6 i$ |! V9 N* s5 ]7 B8 u　　3.主流制冷剂系统的常用冷冻油
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0 Y  `9 b/ g  h4 }　　冷冻油要求低中和值和皂化值，非常低的灰尘和水份含量，以及适当的粘度。对于碳氢制冷剂，最多使用主要成分为矿物油。而HCFCs制冷剂，则使用的是烷基苯油类(AB)，汽车空调系统，使用的是聚亚烷基二醇润滑油(PAG)。中期制冷剂替代品，如HFCs(R134a)和混合制冷剂(如R410A)可用POE。聚a一烯烃润滑油(PAO)在低温下具有较高的流动性，通常应用于氨系统中;它和氨并不相溶，但是氨系统中使用满液式蒸发器，不相溶的润滑油可以通过从蒸发器的底部排出，也能较容易地回到压缩机中。主流制冷剂系统的常用冷冻油见表3。
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% ]- K/ G  s4 i: {/ e, {　　总体上来说，PAG (多元烷基醇类润滑油)，吸湿性强与氯不相容;它不适合使用在容易进入水蒸汽的制冷系统。POE(多元醇醋润滑油)，高温热稳定性好，有很好的清洁效应，应用广泛。AB油(烷基苯润滑油)，低温流动性好，但其与HFC制冷剂相溶有限，影响了其应用AO (聚a一烯烃润滑油)，在低温下具有较高的流动性，它们通常应用于氨系统中。矿物油通常具有较小的极性，它们只能溶解极性较弱或非极性的制冷工质中，如R600a，R12等。

7 i- u' a* J8 q( e; N" X/ m1 a　　4 结论
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3 W# y+ o. a5 o0 e. W) k  t, h　　制冷压缩机的种类很多，对冷冻机油的性能要求不尽相同。即使是同一种制冷压缩机，由于所用的制冷剂不同，工作状态不同，对冷冻机油的性能要求也存在着很大差异。因此，只有根据制冷压缩
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) ^- S- B" O& ?2 o0 j! L8 B6 r0 G3 p　　机的种类和工作状况以及制冷剂的类型正确选择冷冻机油，才能保证制冷设备安全、可靠地运转，确保制冷压缩机的寿命，提高制冷系统的效率和降低设备的电力消耗。有关为制冷剂选择适当的润滑

. e2 I# a3 M8 N9 o) Z6 K3 W　　剂，建议按照压缩机生产商或润滑油生产商的资料进行。

　　若缺乏相应资料，应跟据本所述的情况仔细分析选用，再通过测定系统的制冷量、COP、压缩机的机壳温度、启动电压、噪声等参数来衡量。
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