冷凍機油

冷凍機油與壓縮機運轉性能和使用壽命有密切關係，應根據使用的要求和油的特性選擇合適的冷凍機油。在製冷機中，冷凍機油有如下主要功能：

(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範圍內；

(3)在密封部位充滿油，保證密封性能，防止製冷劑的泄漏；

(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。

冷凍機油變質的原因主要有：

〇 混入水分 由於製冷系統中滲入空氣，空氣中的水分與冷凍機油接觸后混合進去；製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。在氟利昂製冷系統中，還會引起“冰塞”現象；

〇 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；

〇 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，形成沉澱物，使壓縮機的潤滑受到影響，故使用時要注意。

〇 冷凍機油中有雜質。

根據冷凍機的工作特點和潤滑油的具體要求而調配的潤滑油類型

在石油產品總分類中歸屬L-D組

按冷凍機結構和工作原理上的差別，它與空氣壓縮機類似，也可分為活塞式、螺桿式、離心式等幾種不同形式。冷凍機是壓縮製冷設備中最重要的組成部分之一。

冷凍機的工作介質即為製冷系統中擔負著傳遞熱量任務的製冷劑，常用的製冷劑有：氟里昂、氨、溴化鋰、氯甲烷等，其中氟里昂按其氣化溫度及化學分子式的不同有氟11（R-11）、氟12（R-12）、氟13（R-13）、氟21（R-21）、氟22（R-22）、氟113（R-113）、氟114（R-114）、氟142（R-142）等多種。上述製冷劑可分別用於低壓（冷凝壓力小於0.3-0.3MPa）高溫（蒸發溫度大於0℃）、中壓（冷凝壓力1-2MPa）中溫（蒸發溫度0—-50℃）及高壓（冷凝壓力大於2MPa）低溫（蒸發溫度小於-50℃）的製冷系統里。

冷凍機油要有良好的低傾點，與製冷劑有好的相溶性及熱和氧化穩定性等。用量最大的是礦物油型，一般採取環烷基基礎油，它具有傾點低、不含蠟，低溫流動性好的特點

部分型號的冷凍機油要求採用合成烴油為基礎油

在活塞式冷凍機中，需要潤滑的摩擦部位有：活塞與氣缸的壁面；連桿大頭軸瓦與曲柄銷；連桿小頭軸瓦與活塞銷；活塞銷與活塞銷座；前後滑動軸承的軸瓦和主軸頸以及主軸軸封的靜動摩擦密封面等。

在小型低速冷凍機中最簡單的潤滑方式是飛濺潤滑，即在冷凍機的曲軸箱內，藉助於曲軸的連桿大頭的迴轉攪動油麵，將潤滑油甩到摩擦表面使之潤滑，但對有些摩擦表面潤滑油難以達到，潤滑不充分，易造成大的摩擦和磨損，故這種潤滑方式可靠性差，已很少單獨採用。

在新、老系列的冷凍機中大多採用著強制性循環潤滑，即利用油泵將油強制輸送到各潤滑點。活塞式冷凍機的潤滑多為內傳動系統，即潤滑系統不單獨設立油箱和油泵站，而是採用冷凍機的曲軸箱兼作潤滑油箱，專門的潤滑泵與曲軸的一端相連，潤滑裝置與冷凍機構成了一個整體。

油泵經孔為0.28-0.154mm的篩網式粗濾器從曲軸箱中吸油，而後經過濾精度為10-20μm的紙質或粉末冶金式的精細濾油器將冷凍機潤滑油壓出，一路潤滑油被送到曲軸的前端，潤滑軸封、前主軸承、曲柄銷及連桿小頭，另一路壓力油進到曲軸的後端，潤滑後主軸承、曲柄銷及連桿小頭，此外該壓力油還同時被送到油分配閥，用於控制能量調節結構。潤滑系統中還應帶有壓力表、調壓閥等必備元件，調壓閥用於調節潤滑油的壓力並可使多餘的潤滑油流回曲軸箱。在該系統中氣缸面是利用連桿小頭擠出的油和連桿大頭甩出的油實現摩擦面的潤滑。

冷凍機中所採用的潤滑泵通常有外嚙合齒輪式油泵、內嚙合齒輪式油泵（俗稱月牙泵）和擺線轉子式油泵（俗稱梅花泵）等3種。對於外嚙合齒輪泵吸壓油口的位置確定后，泵的旋轉方向是一定的，不可逆轉，對全封閉和半封閉式冷凍機，因冷凍機機殼與電動機機殼連成一體，從外部難以辨別泵的轉向，容易造成齒輪泵轉向的錯誤而使潤滑失靈，故外嚙合齒輪泵在冷凍機中較少應用。對內嚙合齒輪泵而言，月牙體（分開吸、壓油腔，保證內外齒輪頂密封的構件）可做成具有自動定位的結構，不論齒輪的旋轉方向如何都不改變吸、壓油口的位置，故對油泵的轉向無限制，因此在新系列封閉和半封閉式冷凍機中廣為應用。擺線轉子泵與內嚙合齒輪泵類似，也可做到對泵的旋轉方向無限制，此外擺線轉子泵齒形簡單，加工容易，結構緊湊，在冷凍機中有著廣闊的應用前景。

螺桿式冷凍機的潤滑部位有：凸凹螺桿（亦稱陰陽轉子）的轉動嚙合部；轉動的螺桿與殼體的相對滑動表面；螺桿前後的滑動軸承；主動螺桿的平衡活塞及軸端的機械密封摩擦面。在上述潤滑部位均開有與壓力油相通的油口。在能量調節閥上或殼體上開設的大小不同、相隔一定距離的油孔可使潤滑壓力油直接噴射到轉子上，即可冷卻潤滑轉子和殼體，又可對運動部位的間隙進行密封，以減少被壓縮氣體的泄漏，並降低運轉雜訊。

由於調壓閥調節的潤滑油的壓力通常比冷凝壓力高0.2-0.3MPA，潤滑油量可相當於冷凍機輸氣量的1%-2%。潤滑泵可直接用轉子本身驅動，也可做成外傳動式的。通常都將油分離器作為潤滑系統的油箱。應用較廣的是離心—重力型和填料—重力型的油分離器。

此外在螺桿式冷凍機中也多採用二級油分離器，二級油分離器分離出的潤滑油可利用吸、排氣壓差不經油泵直接被壓送到吸氣腔，對軸承、平衡活塞等處進行潤滑。在該種潤滑系統中普遍採用著列管式油冷卻器，使油溫保持在20-50℃，冷卻介質可用水或冷凍機自身的製冷劑來蒸發冷卻潤滑油。潤滑系統中的精過濾器的進出口壓差不應超過0.1MPa，否則應清洗或更換濾芯。

離心式冷凍機的主要潤滑部位是增速齒輪、主軸承及軸端的機械密封。通常齒輪箱可兼做潤滑油箱，其中裝有電加熱器可對潤滑油進行預熱，油泵用於將油抽送到專設的高位油箱，再由高位油箱把油引到所需的潤滑部位，該種方式可防止油泵供油系統突然故障或冷凍機突然斷電停機時，油泵無油供給而冷凍機仍保持運轉或借慣性繼續高速迴轉，因無潤滑而造成設備摩擦部位的“燒傷”或“咬合”事故。

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於壓縮機的排氣溫度，如R717，R12，R22壓縮機使用的冷凍機油閃點應在160℃以上。

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。製冷機的冷凍機油要求凝固點要低，特別是低溫製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製冷機的使用需要。蒸發溫度再低時，可使用精密儀器油，其凝固點一般不高於-60℃。

各種製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，再一類是介於上述二者中間的

冷凍機油開始析出石蠟(油變混濁)時的溫度稱為濁點，當有製冷劑存在時，冷凍機油的濁點會下降。

此外，全封閉和半封閉製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。

冷凍機油的質量變化與否，應通過化驗的方法得出結論，在沒有化驗的條件時，也可以從外觀、顏色、氣味直觀地判斷其好壞。

當冷凍機油中含有水分或雜質時，其透明度會降低；當冷凍機油質量下降，其顏色會變深。因此，可用滴管將冷凍機油的抽樣滴在白色吸水紙上，若油跡顏色淺而均勻，則質量尚可；若油跡呈一組同心圓健在時，則油內含有雜質；若油跡呈褪色斑點狀分佈，則油已變質，不能使用。

壓縮機油的基礎油可分為礦物油型和合成油型兩大類。礦物油型壓縮機油的生產一般經溶劑精製、溶劑脫蠟、加氫或白土補充精製等工藝得到基礎油，再加入多種添加劑調合而成。

壓縮機油的基礎油一般要佔成品油的95%以上，因此基礎油的質量優劣直接關係到壓縮機油成品油的質量水平，而基礎油的質量又與其精製深度有著直接關係。精製深度深的基礎油，其重芳烴、膠質含量就少。殘炭低，抗氧劑的感受性就好，基礎油的質量就高，它在壓縮機系統中積炭傾向小，油水分離性好，使用壽命相對就長一些。

合成油型的基礎油是以化學合成的方法得到的有機液體基礎油再經過調配或加入多種添加劑製成的潤滑油。其基礎油大部分是聚合物或高分子有機化合物。合成油的種類很多，用作壓縮機油的合成油主要有合成烴（聚-烯烴）、有機酯（雙酯）、聚亞烷基二醇、氟硅油和磷酸酯等5種。合成油型壓縮機油的價格比礦物油型壓縮機油昂貴得多，但合成油的綜合經濟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範圍進行潤滑，使用壽命長，可以滿足一般礦物油型壓縮機油所不能承受的使用要求。

研究壓縮機油的工況認為：改善基礎油構成是提高壓縮機油質量的關鍵性因素。由輕、重兩種組分調合成的壓縮機油注入壓縮機氣缸后，其中的輕組分因揮發性過強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性差，完成工作任務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，潤滑油應選用窄餾分的組分油，不應選用多種餾分混合的組分油。

19號壓縮機油是用含有大量殘渣組分的寬餾分油調製而成的，在使用中壓縮機積炭量較大。因此，要提高壓縮機油的質量應將19號壓縮機油中的殘渣組分去掉，選用窄餾分基礎油。

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的油膜，會加速磨損，縮短機件的使用壽命。反之，潤滑油粘度過高，會加大內摩擦力，使壓縮機的比功率增大，以致增大功耗和油耗，也會在活塞環槽內、氣閥上、排氣通道內等處形成沉積物。因此，選擇合適的粘度是正確選用壓縮機油的首要問題。西安交通大學通過試驗證明：在同一型號的壓縮機上採用相同的試驗條件，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的比功率約10%，而機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，對於節能和壓縮機的可靠運行有著很重要的影響。

噴油內冷迴轉式空氣壓縮機在工作過程中反覆被加熱和冷卻。因此，要求油品粘度不應由於溫度變化而有太大變化，應具有良好的粘溫性能。精製的壓縮機油的粘度指數均在90以上。

閃點是指油品在大氣壓力下加熱形成的蒸氣壓力，達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，瀝青質等含量就高，使用時易積炭。若片面追求高閃點的壓縮機油，反而會成為不安全因素。所以，壓縮機油的閃點要求適宜即可。

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

壓縮機油抗積炭傾向性如何對壓縮機油的可靠運行是至關重要的。在實際工業使用中，大中型壓縮機由於積炭而發生著火爆炸的事故已屢見不鮮。

在油品中易形成殘炭的主要物質是瀝青質、膠質及多環芳烴的疊合物。潤滑油料經深度精製后均可去掉大部分以上物質。一般低粘度和深度精製的潤滑油殘炭值低，在使用中不易積炭。因此，優質的L-DAB壓縮機油應選用深度精製的不含殘渣（光亮油）的窄餾分基礎油。添加劑也應盡量選用無灰型添加劑。

國內外評定空氣壓縮機油積炭傾向性的試驗方法普遍採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（GB 9168）。這兩項試驗方法的試驗條件較為苛刻，如果油品的精製深度不夠或含有殘渣油（光亮油）組分或選用有灰添加劑，都很難達到優質標準。

從往複式壓縮機的使用工況看，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，生成膠質和各種酸類物質。如有磨損的金屬雜質摻入，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，往複式壓縮機油的氧化安定性是保證油品質量的關鍵指標。

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

壓縮機的油冷卻等部件的材質為銅或銅金屬，易被腐蝕，會使油品出現早期氧化變化變質，生成油泥。這就要求油品應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氣缸內冷卻，這對潤滑不利並能產生磨損和鏽蝕，要求壓縮機油應具有良好的防鏽蝕作用。

壓縮機在運行中不斷與空氣中的冷凝水相遇並被劇烈攪拌，易產生乳化現象，造成油氣分離不清，油耗增大。由於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，優質壓縮機油均具有好的抗乳化性能和油水分離性能。

迴轉式壓縮機油在循環使用過程中，循環速度快，是油品處於劇烈攪拌狀態，極易產生泡沫。壓縮機油在啟動或泄壓時，油池中的油也易起泡，大量的油泡沫灌進油氣分離器，使阻力增大，油耗增加，會造成嚴重過載、超溫等異常現象。因此，優良的迴轉式壓縮機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）小和泡沫穩定性（即消泡性）好。

此外，還要求油品揮發性小，合適的傾點，無機械雜質和水分等性能，以保證壓縮機能長期安全運行。

德國、美國、英國、日本等西方國家都開展了壓縮機油的台架試驗研究，探索用實機試驗評定壓縮機油的積炭傾向及使用壽命。由西安交通大學負責，上海703研究所和錦西煉化總廠參加的“往複空壓機油的台架評定與選用技術研究”已取得壓縮機行業的認可，並已通過中國石油化工總公司的技術鑒定。該項目選擇了空壓機油積炭評定和壽命評定的兩種有代表性的壓縮機，建立了評定台架，確定了評定方法。