冷冻机油的相关知识及选用

      冷冻机油是制冷式压缩机的专用润滑油，是制冷系统中决定和影响制冷装置功能和效果的至关重要的组成部分。高质量的冷冻机油不仅必须具备与制冷剂共存时的优良的热化学安定性和相溶性，优良的低温流动性、润滑性、抗泡性，而且必须易于生产，原料来源可靠，对环境没有污染。

      最初的冷冻机油主要是环烷基油。随着各种制冷设备和装置日益趋向节电化、小型轻量化、全封闭化和高效化，为了满  足高质量冷冻机油性能的要求和弥补环烷基油的不足，发展了深冷脱蜡石蜡基油、烷基苯、聚烯烃合成冷冻机油。特别是由于大气臭氧层遭到破坏，不破坏臭氧层的新型制冷剂的开发和扩大使用，使合成冷冻机油在所有冷冻机油中占据了主导地位。

一、工作原理

      冷冻机油是制冷压缩机的专用润滑油，和一般润滑油一样，在制冷压缩机中起润滑、密封、防锈和带走热量的作用。冷冻机油在压缩机内分3路循环，分别对轴承、压缩机主体和控制系统进行润滑后回到曲轴箱内，与制冷剂相混合。由压缩机排出的制冷剂-油混合物在油分离器中被分出大部分油，分出的油经冷却器冷却，再流回压缩机。少量分不出的油则与制冷剂一起进入制冷剂管线。

    由于冷冻机油是在制冷剂的特殊环境下工作，因此具有下列特性：

    1) 冷冻机油与制冷剂在制冷压缩系统内直接接触；

    2) 有少量冷冻机油被携入制冷剂管线参与冷冻循环；

    3) 在全封闭压缩机中，冷冻机油与电机的线圈及密封件等有机材料密切接触；

    4) 冷冻机油处于压缩机排气阀的高温和膨胀阀、蒸发器的低温这样极端的温度条 件下。

选用冷冻机油时的油品性能要求

制冷循环系统对冷冻机油性能的要求

二、选用冷冻机油时油品性能要求具体说明

1.粘度和粘温性能

      适宜粘度的冷冻机油是确保制冷压缩机处于流体动力润滑状态、减少磨损、降低能耗的重要因素。粘度过低，不能形成适宜的油膜厚度，会导致冷冻机系统部件的机械磨损以及拉缸、抱轴等机械故障，同时也会影响系统的密封性。粘度过高，会造成压缩机的动力消耗过大。因此，不同的制冷设备，应使用不同粘度级别的油。

由于冷冻机油在制冷循环系统中的使用温度范围很宽，在某些压缩机的气缸内有时可接触150℃的高温，而在蒸发系统内则可能接触-40℃或更低的温度，所以要求油的粘度随温度的变化要小，即粘温性能优良，以保证冷冻机油在各种不同温度下都具有良好的润滑性和流动性。

2.低温性能

不同的制冷剂在冷冻机油中有着不同的溶解特性，由于不同制冷剂与冷冻机油的溶解性不同，在制冷循环系统的低温区发生的情形不同，因此对冷冻机油低温性能的要求就会随着冷冻机所采用的制冷剂的变化而有所不同。现分述如下：

    （1）低温流动性——难溶于油的制冷剂

      从制冷循环系统的蒸发器出口到压缩机的入口，很容易发生因油的低温流动性差而发生的一系列的问题。特别是对含有难以与冷冻机油互溶的R502、R503、R13和氨的制冷系统来说，如果油的凝点过高，当其随制冷剂进入制冷系统后，就会在蒸发器盘管等低温部位滞留或凝固，严重时甚至会堵塞管道使设备不能正常运转。因此，品质优良的冷冻机油要有较低的凝点和良好的低温流动性。一般用凝点、倾点和U型管流动性来评价和衡量冷冻机油的低温流动性。

    （2）相溶性——与油部分溶解的制冷剂

      与油只能部分相溶的制冷剂会随着系统温度的降低发生制冷剂与油的分离，由于油的密度较小而浮在制冷剂之上，此时如启动压缩机，因底部制冷剂层的粘度过小，将造成滑动部件烧结或机体的异常振动。另外，由于油与制冷剂相分离，还会在蒸发器和冷凝器等低温区造成回流困难和影响传热效率等问题。因此，油与制冷剂一定要有较好的相溶性，油-制冷剂相分离的温度尽可能地低，以保证制冷压缩机的正常运转。油与制冷剂的相溶性受制冷剂的类型和冷冻机油的组分、结构及粘度的影响。

3.倾点和絮凝点

      R12、R11等氟里昂制冷剂与冷冻机油是完全溶解的，降低温度也不会发生剂油相分离的情况。但是油中的石蜡基组分在此类氟里昂中的溶解性差，常在温度到达冷冻机油的倾点以前从油-制冷剂的均匀溶液中絮凝出来，造成毛细管和膨胀阀堵塞，使制冷剂的循环中断。因此，用于R12一类制冷剂系统中的冷冻机油必须尽可能地不含石蜡组分，以保证油品具有较低的絮凝点。

因此，能适应各种制冷剂、性能优良的冷冻机油必须兼备上述3种特性，即既要有优良的低温流动性，又要有较低的絮凝点以及与各种制冷剂有较好的相溶性。

4.润滑性

      相对来讲，制冷压缩机对冷冻机油润滑性能的要求是比较缓和的，这是由于制冷剂特别是氟里昂制冷剂在边界润滑条件下起到了极压添加剂的作用。但是近年来随着压缩机的小型化、轻量化、高速化和旋转化，对冷冻机油油品的润滑性能提出了越来越高的要求。

      另外，由于冷冻机油在制冷剂环境中使用，因此不仅要注意油本身的润滑性，还要考虑油与制冷剂相溶后因粘度降低所带来的润滑问题。一般采用法莱克斯试验机和四球机来评价油品的润滑性。杰生公司采用的是万能摩擦试验机和四球机进行评价。

5.水分

      冷冻机油对水分的要求十分严格，尤其是用全封闭和半封闭制冷压缩机油，其含水量一般不得超过35×10^-6。含水量超过100×10^-6就要做报废处理。制冷循环系统中即使只有少量水分存在，也会在节流装置中产生冰塞现象和导致冷冻机油过早的产生絮凝物。

      在高温时，水分还会降低油的化学稳定性，在金属的催化下促使氟里昂分解。另一方面，油中的水还会降低冷冻机油的绝缘性能。合格的冷冻机油必须有尽可能少的含水量。

    氨制冷系统对水分的要求也很严格。溶有水分的氨能使油发生乳化，并在油箱内产生大量泡沫。这不仅降低油的润滑性，而且使润滑系统不能正常供油，导致压缩系统磨损和发生故障。另外，水溶解于氨后，生成化学活性较强的氢氧化铵，这种碱性化合物不仅腐蚀金属部件，而且促使油品变质。

6.热化学安定性

      冷冻机油与制冷剂共存时的热化学安定性决定了它的使用寿命。在高温和金属的催化下，冷冻机油可与制冷剂（氟里昂、氯甲烷等）发生化学反应，生成腐蚀性的酸、油泥等产物，导致制冷系统堵塞，影响制冷效率，腐蚀金属，破坏绝缘材料致使电机烧坏。

      冷冻机油的化学安定性一般用密封管试验（Seal Tube Test）和菲利浦试验来评价。冷冻机油与制冷剂及氨的化学反应性很小，但是系统中的氨易与油中的酸性物质发生反应生成酸的铵盐、酰胺、油泥等沉淀物。

7.总酸值、绝缘性能

      对于新油酸值的检测，一方面能反映基础油的精制程度，酸值愈低，表示基础油的精制程度愈深，质量愈好；另一方面对于含有酸性添加剂的润滑油，酸值的高低，一定程度上能反映润滑油酸性添加剂添加量的多少。酸值是成品油质量的控制指标。

  在半封闭和全封闭的制冷压缩机中，冷冻机油和制冷剂都直接和电动机的绕组及接线柱接触，因而要求润滑油具有良好的绝缘性质和较高的击穿电压。纯粹的润滑油绝缘性能较好，但含有水分、杂质和灰尘时，其绝缘性能就会下降，一般冷冻机润滑油要求击穿电压在 25KV以上。

8.有机材料的相容性

      制冷系统中多个部件均存在有机材料，它们与制冷剂和冷冻油接触，如果制冷剂和冷冻油使其膨胀或收缩，将会导致零件减弱或失去原有作用，导致失效以致压缩机出现故障，所以要求冷冻机油要与压缩机内的有机材料有较好的相容性。一般参照SH/ T 0698 - 2000制冷剂系统中冷冻机油的化学稳定性试验法（密封管试验法）来验证。

常用制冷剂

冰箱压缩机常用制冷剂及冷冻油匹配

三、冷冻机油的选用原则

1、根据压缩类型选用冷冻机油

      冷冻机的压缩机大致可分为活塞式、螺杆式和离心式三种，离心式所用的冷冻机油只是用来润滑转子轴承，前两种的冷冻机油与被压缩的制冷剂直接接触，要考虑到润滑油和制冷剂之间的相互影响问题。

2、根据制冷剂的类型选用冷冻机油

      与制冷剂直接接触的冷冻机油，要考虑二者之间的相互影响。如氟里昂一类的制冷剂能溶于冷冻机油，因而选用的冷冻机油粘度等级，应比使用不溶性制冷剂的高一个等级，以防止冷冻机油被稀释后不能保证润滑。另外，还应注意混入制冷剂中的少量冷冻机油会不会影响制冷系统的工作。冷冻机油的絮凝点便是检查混入制冷剂中的润滑油是否析出蜡状结晶而使制冷系统堵塞的质量指标。

3、根据制冷剂的蒸发温度选用冷冻机油

      一般来说，制冷剂蒸发温度低的冷冻机，应选用凝点低的冷冻机油，以免被制冷剂携带到制冷系统中的冷冻机油凝结在节流阀和蒸发器上，影响制冷效率。用氨作制冷剂的冷冻机，所用冷冻机油的倾点应低于蒸发温度。用氟里昂作制冷剂的，润滑油的凝点可稍高于蒸发温度。

4、根据冷冻机的工作条件选用冷冻机油

      大、中型的多缸、高速(活塞平均线速度3m/s以上)、负荷较大的冷冻机应选用粘度较大的 46#或68#或100#冷冻机油。排气温度在145℃左右的高负荷冷冻机用68#或100#冷冻机油。小型、微型或低速( 活塞平均线速度不高于2m/s)的冷冻机可用22#或32# 等较低粘度冷冻机油。

海拓冷冻机油选用

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