制冷壓縮機(jī)的潤滑油選用分析

經(jīng)春華

(江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)瑞祥化工有限公司,江蘇揚(yáng)州211900)

0 引 言

在實(shí)際的制冷維修和制冷運(yùn)行維護(hù)工作中,很多工作人員在更換冷凍油時(shí),往往對(duì)冷凍油的種類、型號(hào)模糊不清,只知道照 “吩咐”和以往經(jīng)驗(yàn)辦事;更有甚者只看外包裝 “差不多”就加以使用。隨著新型環(huán)保制冷劑,如:R134a、R600a、R407C、R417、R410A等在制冷設(shè)備中的大量使用,維修人員對(duì)此類制冷設(shè)備更換潤滑油時(shí)更感到茫然,有的維修人員甚至不管原制冷系統(tǒng)用的是哪種制冷劑,便隨意添加一種冷凍油,給制冷系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的故障隱患。

1 制冷系統(tǒng)中潤滑油的具體作用

冷凍油是制冷壓縮機(jī)的潤滑油,在制冷壓縮機(jī)中主要起潤滑、密封 (控制容積的間隙)、防銹、清洗和冷卻等作用,當(dāng)然有的制冷系統(tǒng)中也用冷凍油作為能力卸載壓力用油如,螺桿機(jī)組的滑閥驅(qū)動(dòng)等。冷凍油在制冷系統(tǒng)中,也是不斷循環(huán)的,通常稱之為油路。不同壓縮機(jī)類型、機(jī)組規(guī)模,制冷系統(tǒng)的冷凍油的循環(huán)方式不同。在活塞式和螺桿式壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)中,冷凍油分別對(duì)軸承、壓縮機(jī)控制容積 (氣缸或嚙合齒輪、螺桿)摩擦副和控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生作用;其中在壓縮機(jī)控制容積中,冷凍油與制冷劑直接接觸、發(fā)生混合。在大型系統(tǒng)(冷水機(jī)組、中央空調(diào)制冷機(jī)組等)一般設(shè)有油分離器,由壓縮機(jī)排出的制冷劑-油混合物在油分離器中被分出大部分的油,分出的油經(jīng)冷卻器冷卻、油過濾器回到壓縮機(jī)的曲軸箱,經(jīng)油泵加壓后進(jìn)行下次的循環(huán);少量分不出的油則隨制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)或之類在相關(guān)設(shè)備內(nèi),難以回到曲軸箱。而小型系統(tǒng) (例如冰箱、家用空調(diào)等)則是油則隨制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),從吸氣管回到壓縮機(jī),經(jīng)飛濺裝置重新進(jìn)入油路循環(huán)。而離心制冷系統(tǒng),制冷劑不與潤滑系統(tǒng)用油直接接觸,所以可根據(jù)軸承潤滑理論來選用合適的工業(yè)潤滑油;當(dāng)氣體泄漏而影響潤滑系統(tǒng)中用油時(shí),也應(yīng)選用壓縮機(jī)專用潤滑油;當(dāng)附帶有增速齒輪時(shí),則齒輪箱用油應(yīng)選用具有一定抗磨性的潤滑油。

2 制冷系統(tǒng)中潤滑油的要求

2.1 制冷系統(tǒng)中潤滑油的一般要求

冷凍油是制冷壓縮機(jī)的潤滑油,也具備潤滑油的基本理化性能,見表1,這些理化性能可以說明潤滑油的內(nèi)在質(zhì)量。

表1 制冷系統(tǒng)中潤滑油的基本特性要求

2.2 制冷系統(tǒng)中潤滑油的特殊要求

冷凍油是在制系統(tǒng)內(nèi)部工作時(shí)會(huì)遇到一些特殊的工作環(huán)境如,冷凍油與制冷劑直接接觸,少量冷凍機(jī)油會(huì)隨制冷劑參與冷凍循環(huán),在全封閉壓縮機(jī)中,冷凍油與電機(jī)的線圈及密封件等材料密切接觸,冷凍機(jī)油處于壓縮機(jī)排氣閥的高溫和膨脹閥、蒸發(fā)器的低溫等極端的溫度條件下工作等等。因此,制冷系統(tǒng)對(duì)冷凍油也有一些特殊要求,見表2。

(1)良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性。在制冷劑、油、金屬共存的系統(tǒng)中,高溫會(huì)促使?jié)櫥桶l(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致油的分解、劣化,生成沉積物和焦炭,潤滑油分解后產(chǎn)生的酸還會(huì)腐蝕電氣絕緣材料。

(2)吸水性。若潤滑油具有較強(qiáng)的親水性,會(huì)帶入一定量的水分進(jìn)入系統(tǒng),在毛細(xì)管中水形成冰晶而堵塞系統(tǒng),從而形成 “冰堵”現(xiàn)象。尤其在小型氟利昂系統(tǒng)中 (家用冰箱、空調(diào))應(yīng)該注意。

(3)良好的低溫流動(dòng)性。從制冷循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器出口到壓縮機(jī)的入口,很容易發(fā)生因油的低溫流動(dòng)性差而發(fā)生的一系列問題。特別是R502、R503、R13和氨的制冷系統(tǒng),冷凍油可能會(huì)在蒸發(fā)器盤管等低溫部位滯留、“池積”,影響系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

表2 制冷循環(huán)系統(tǒng)對(duì)冷凍機(jī)油性能的要求

(4)與制冷劑的互溶性良好。互溶性好,在換熱器傳熱管內(nèi)表面不易形成油膜,對(duì)換熱有利;否則會(huì)影響冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率。另外,互溶性較好,在蒸發(fā)器和低溫設(shè)備內(nèi)不會(huì)發(fā)生 “池積”,有利于壓縮機(jī)回油。

(5)黏度。冷凍油黏度是一個(gè)重要參數(shù),考核該參數(shù)取決于潤滑油與制冷劑混合物的黏度,而不僅僅是潤滑油本身的黏度。冷凍油黏度過大,會(huì)使機(jī)械摩擦功率、摩擦熱量和啟動(dòng)電流增大,高粘度潤滑油也可能在毛細(xì)管內(nèi)形成 “蠟堵或 “油彈”。黏度過小,不能形成所需的油膜,無法達(dá)到應(yīng)有的潤滑效果。研究表明,在條件允許的情況下盡量選用粘度低的冷凍油,可提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率,降低起動(dòng)電壓,提高系統(tǒng)的制冷性能。

3 主流制冷劑系統(tǒng)的常用冷凍油

冷凍油要求低中和值和皂化值,非常低的灰塵和水份含量,以及適當(dāng)?shù)恼扯取?duì)于碳?xì)渲评鋭?最多使用主要成分為礦物油。而HCFCs制冷劑,則使用的是烷基苯油類 (AB),汽車空調(diào)系統(tǒng),使用的是聚亞烷基二醇潤滑油 (PAG)。中期制冷劑替代品,如HFCs(R134a)和混合制冷劑 (如R410A)可用POE。聚α-烯烴潤滑油 (PAO)在低溫下具有較高的流動(dòng)性,通常應(yīng)用于氨系統(tǒng)中;它和氨并不相溶,但是氨系統(tǒng)中使用滿液式蒸發(fā)器,不相溶的潤滑油可以通過從蒸發(fā)器的底部排出,也能較容易地回到壓縮機(jī)中。主流制冷劑系統(tǒng)的常用冷凍油見表3。

表3 制冷空調(diào)系統(tǒng)常用的潤滑油種類及特性要求

總體上來說,PAG(多元烷基醇類潤滑油),吸濕性強(qiáng)與氯不相容;它不適合使用在容易進(jìn)入水蒸汽的制冷系統(tǒng)。POE(多元醇醋潤滑油),高溫?zé)岱€(wěn)定性好,有很好的清潔效應(yīng),應(yīng)用廣泛。AB油(烷基苯潤滑油),低溫流動(dòng)性好,但其與HFC制冷劑相溶有限,影響了其應(yīng)用;PAO(聚a-烯烴潤滑油),在低溫下具有較高的流動(dòng)性,它們通常應(yīng)用于氨系統(tǒng)中。礦物油通常具有較小的極性,它們只能溶解極性較弱或非極性的制冷工質(zhì)中,如R600a,R12等。

4 結(jié)論

制冷壓縮機(jī)的種類很多,對(duì)冷凍機(jī)油的性能要求不盡相同。即使是同一種制冷壓縮機(jī),由于所用的制冷劑不同,工作狀態(tài)不同,對(duì)冷凍機(jī)油的性能要求也存在著很大差異。因此,只有根據(jù)制冷壓縮機(jī)的種類和工作狀況以及制冷劑的類型正確選擇冷凍機(jī)油,才能保證制冷設(shè)備安全、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),確保制冷壓縮機(jī)的壽命,提高制冷系統(tǒng)的效率和降低設(shè)備的電力消耗。有關(guān)為制冷劑選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?建議按照壓縮機(jī)生產(chǎn)商或潤滑油生產(chǎn)商的資料進(jìn)行。

若缺乏相應(yīng)資料,應(yīng)跟據(jù)本所述的情況仔細(xì)分析選用,再通過測定系統(tǒng)的制冷量、COP、壓縮機(jī)的機(jī)殼溫度、啟動(dòng)電壓、噪聲等參數(shù)來衡量。

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