冷冻机油

冷冻机油概述

根据冷冻机的工作特点和润滑油的具体要求而调配的润滑油类型

在石油产品总分类中归属L-D组

冷冻机

按冷冻机结构和工作原理上的差别，它与空气压缩机类似，也可分为活塞式、螺杆式、离心式等几种不同形式。冷冻机是压缩制冷设备中最重要的组成部分之一。

冷冻机的工作介质即为制冷系统中担负着传递热量任务的制冷剂，常用的制冷剂有：氟里昂、氨、溴化锂、氯甲烷等，其中氟里昂按其气化温度及化学分子式的不同有氟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）等多种。上述制冷剂可分别用于低压（冷凝压力小于0.3-0.3MPa）高温（蒸发温度大于0℃）、中压（冷凝压力1-2MPa）中温（蒸发温度0—-50℃）及高压（冷凝压力大于2MPa）低温（蒸发温度小于-50℃）的制冷系统里。

冷冻机油组分

冷冻机油要有良好的低倾点，与制冷剂有好的相溶性及热和氧化稳定性等。用量最大的是矿物油型，一般采取环烷基基础油，它具有倾点低、不含蜡，低温流动性好的特点

部分型号的冷冻机油要求采用合成烃油为基础油

冷冻机油主要功能

(1) 润滑摩擦面，使摩擦面完全被油膜分隔开来，从而降低摩擦功、摩擦热和磨损

(2) 冷冻机油的流动带走摩擦热，使摩擦零件的温度保持在允许范围内

(3) 在密封部位充满油，保证密封性能，防止制冷剂的泄漏

(4) 油的运动带走金属摩擦产生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用

(5) 为卸载机构提供液压的动力

冷冻机油分类

ISO 6743/3B分类中根据冷冻机油的组成特性、蒸发器的操作温度和所用制冷剂的类型，把冷冻机油分为DRA、DRB、DRC和DRD品种。

我国1996年颁布的GB/T 16630的冷冻机油分为两大类：L-DRA、L-DRB/B

冷冻机油热稳定性

热稳定性一般用冷冻机油的闪点来衡量。闪点是指冷冻机油的蒸汽遇火后发生闪火的温度。冷冻机油的闪点必须高于压缩机的排气温度，如R717，R12，R22压缩机使用的冷冻机油闪点应在160℃以上。

冷冻机油流动性

冷冻机油应有良好的低温下的流动性，在蒸发器内，因温度低、油的粘度增大，流动性变差，当达到一定温度时冷冻机油停止流动，此时的温度称油的凝固点。制冷机的冷冻机油要求凝固点要低，特别是低温制冷机对油的凝固点要求很重要。否则流动性降低，既影响蒸发器的传热又影响机器的润滑。

各种冷冻油的凝固点都在-40℃以下，能够满足一般用途的制冷机的使用需要。蒸发温度再低时，可使用精密仪器油，其凝固点一般不高于-60℃。

冷冻机油溶解性

各种制冷剂与冷冻机油相溶是不相同的，大致分三大类：

一类为相互不溶解的，一类为相互无限溶解的，再一类是介于上述二者中间的

冷冻机油浊点

冷冻机油开始析出石蜡(油变混浊)时的温度称为浊点，当有制冷剂存在时，冷冻机油的浊点会下降。

此外，全封闭和半封闭制冷机对冷冻机油的电击穿电压有一定的要求，一般要求在25kV以上。

冷冻机油活塞式

在活塞式冷冻机中，需要润滑的摩擦部位有：活塞与气缸的壁面；连杆大头轴瓦与曲柄销；连杆小头轴瓦与活塞销；活塞销与活塞销座；前后滑动轴承的轴瓦和主轴颈以及主轴轴封的静动摩擦密封面等。

在小型低速冷冻机中最简单的润滑方式是飞溅润滑，即在冷冻机的曲轴箱内，借助于曲轴的连杆大头的回转搅动油面，将润滑油甩到摩擦表面使之润滑，但对有些摩擦表面润滑油难以达到，润滑不充分，易造成大的摩擦和磨损，故这种润滑方式可靠性差，已很少单独采用。

在新、老系列的冷冻机中大多采用着强制性循环润滑，即利用油泵将油强制输送到各润滑点。活塞式冷冻机的润滑多为内传动系统，即润滑系统不单独设立油箱和油泵站，而是采用冷冻机的曲轴箱兼作润滑油箱，专门的润滑泵与曲轴的一端相连，润滑装置与冷冻机构成了一个整体。

油泵经孔为0.28-0.154mm的筛网式粗滤器从曲轴箱中吸油，而后经过滤精度为10-20μm的纸质或粉末冶金式的精细滤油器将冷冻机润滑油压出，一路润滑油被送到曲轴的前端，润滑轴封、前主轴承、曲柄销及连杆小头，另一路压力油进到曲轴的后端，润滑后主轴承、曲柄销及连杆小头，此外该压力油还同时被送到油分配阀，用于控制能量调节结构。润滑系统中还应带有压力表、调压阀等必备元件，调压阀用于调节润滑油的压力并可使多余的润滑油流回曲轴箱。在该系统中气缸面是利用连杆小头挤出的油和连杆大头甩出的油实现摩擦面的润滑。

冷冻机中所采用的润滑泵通常有外啮合齿轮式油泵、内啮合齿轮式油泵（俗称月牙泵）和摆线转子式油泵（俗称梅花泵）等3种。对于外啮合齿轮泵吸压油口的位置确定后，泵的旋转方向是一定的，不可逆转，对全封闭和半封闭式冷冻机，因冷冻机机壳与电动机机壳连成一体，从外部难以辨别泵的转向，容易造成齿轮泵转向的错误而使润滑失灵，故外啮合齿轮泵在冷冻机中较少应用。对内啮合齿轮泵而言，月牙体（分开吸、压油腔，保证内外齿轮顶密封的构件）可做成具有自动定位的结构，不论齿轮的旋转方向如何都不改变吸、压油口的位置，故对油泵的转向无限制，因此在新系列封闭和半封闭式冷冻机中广为应用。摆线转子泵与内啮合齿轮泵类似，也可做到对泵的旋转方向无限制，此外摆线转子泵齿形简单，加工容易，结构紧凑，在冷冻机中有着广阔的应用前景。

冷冻机油螺杆式

螺杆式冷冻机的润滑部位有：凸凹螺杆（亦称阴阳转子）的转动啮合部；转动的螺杆与壳体的相对滑动表面；螺杆前后的滑动轴承；主动螺杆的平衡活塞及轴端的机械密封摩擦面。在上述润滑部位均开有与压力油相通的油口。在能量调节阀上或壳体上开设的大小不同、相隔一定距离的油孔可使润滑压力油直接喷射到转子上，即可冷却润滑转子和壳体，又可对运动部位的间隙进行密封，以减少被压缩气体的泄漏，并降低运转噪声。

由于调压阀调节的润滑油的压力通常比冷凝压力高0.2-0.3MPA，润滑油量可相当于冷冻机输气量的1%-2%。润滑泵可直接用转子本身驱动，也可做成外传动式的。通常都将油分离器作为润滑系统的油箱。应用较广的是离心—重力型和填料—重力型的油分离器。

此外在螺杆式冷冻机中也多采用二级油分离器，二级油分离器分离出的润滑油可利用吸、排气压差不经油泵直接被压送到吸气腔，对轴承、平衡活塞等处进行润滑。在该种润滑系统中普遍采用着列管式油冷却器，使油温保持在20-50℃，冷却介质可用水或冷冻机自身的制冷剂来蒸发冷却润滑油。润滑系统中的精过滤器的进出口压差不应超过0.1MPa，否则应清洗或更换滤芯。

冷冻机油离心式

离心式冷冻机的主要润滑部位是增速齿轮、主轴承及轴端的机械密封。通常齿轮箱可兼做润滑油箱，其中装有电加热器可对润滑油进行预热，油泵用于将油抽送到专设的高位油箱，再由高位油箱把油引到所需的润滑部位，该种方式可防止油泵供油系统突然故障或冷冻机突然断电停机时，油泵无油供给而冷冻机仍保持运转或借惯性继续高速回转，因无润滑而造成设备摩擦部位的“烧伤”或“咬合”事故。

冷冻机油变质原因

(1) 混入水分由于制冷系统中渗入空气，空气中的水分与冷冻机油接触后混合进去；制冷剂中含水量较多时，也会使水分混入冷冻机油。冷冻机油中混入水分后，粘度降低，对金属造成腐蚀。在氟利昂制冷系统中，还会引起“冰塞”现象；

(2) 氧化冷冻机油在使用过程中，当压缩机的排气温度较高时，就有可能引起氧化变质，特别是化学稳定性差的冷冻机油，更易变质，经过一段时间，冷冻机油中会形成残渣，使轴承等处的润滑变坏。有机填料、机械杂质等混入冷冻机油中也会加速它的老化或氧化；

(3) 冷冻机油混用几种不同牌号的冷冻机油混合使用时，会造成冷冻机油的粘度降低，甚至会破坏油膜的形成，使轴承受到损害；如果两种冷冻机油中，含有不同性质的抗氧化添加剂，混合在一起时，就有可能产生化学变化，形成沉淀物，使压缩机的润滑受到影响，故使用时要注意。

(4) 冷冻机油中有杂质。

冷冻机油变质判断

冷冻机油的质量变化与否，应通过化验的方法得出结论，在没有化验的条件时，也可以从外观、颜色、气味直观地判断其好坏。

当冷冻机油中含有水分或杂质时，其透明度会降低;当冷冻机油质量下降，其颜色会变深。因此，可用滴管将冷冻机油的抽样滴在白色吸水纸上，若油迹颜色浅而均匀，则质量尚可;若油迹呈一组同心圆健在时，则油内含有杂质;若油迹呈褪色斑点状分布，则油已变质，不能使用。

冷冻机油质量要高

压缩机油的基础油可分为矿物油型和合成油型两大类。矿物油型压缩机油的生产一般经溶剂精制、溶剂脱蜡、加氢或白土补充精制等工艺得到基础油，再加入多种添加剂调合而成。

压缩机油的基础油一般要占成品油的95%以上，因此基础油的质量优劣直接关系到压缩机油成品油的质量水平，而基础油的质量又与其精制深度有着直接关系。精制深度深的基础油，其重芳烃、胶质含量就少。残炭低，抗氧剂的感受性就好，基础油的质量就高，它在压缩机系统中积炭倾向小，油水分离性好，使用寿命相对就长一些。

合成油型的基础油是以化学合成的方法得到的有机液体基础油再经过调配或加入多种添加剂制成的润滑油。其基础油大部分是聚合物或高分子有机化合物。合成油的种类很多，用作压缩机油的合成油主要有合成烃（聚-烯烃）、有机酯（双酯）、聚亚烷基二醇、氟硅油和磷酸酯等5种。合成油型压缩机油的价格比矿物油型压缩机油昂贵得多，但合成油的综合经济效益仍超过普通矿物油。它具有氧化安定性，积炭倾向小，可超过普通矿物油的温度范围进行润滑，使用寿命长，可以满足一般矿物油型压缩机油所不能承受的使用要求。

冷冻机油馏分要窄

研究压缩机油的工况认为：改善基础油构成是提高压缩机油质量的关键性因素。由轻、重两种组分调合成的压缩机油注入压缩机气缸后，其中的轻组分因挥发性过强而提前离开工作部位影响润滑效果，而其中的重组分则因挥发性差，完成工作任务后不能迅速离开工作工作部位，长而久之在热与氧的作用下易生成积炭。因此，在这样的工况下，润滑油应选用窄馏分的组分油，不应选用多种馏分混合的组分油。

19号压缩机油是用含有大量残渣组分的宽馏分油调制而成的，在使用中压缩机积炭量较大。因此，要提高压缩机油的质量应将19号压缩机油中的残渣组分去掉，选用窄馏分基础油。

冷冻机油粘度适宜

在动力润滑的条件下，油膜厚度随油品的粘度提高而增加，但摩擦力亦随油品粘度的提高而增加。粘度过低的润滑油不易形成足够强的油膜，会加速磨损，缩短机件的使用寿命。反之，润滑油粘度过高，会加大内摩擦力，使压缩机的比功率增大，以致增大功耗和油耗，也会在活塞环槽内、气阀上、排气通道内等处形成沉积物。因此，选择合适的粘度是正确选用压缩机油的首要问题。西安交通大学通过试验证明：在同一型号的压缩机上采用相同的试验条件，使用较低粘度牌号的油品比使用高粘度牌号的油品最多可降低压缩机的比功率约10%，而机件磨损量却无明显差异。因此，在保证润滑的前提下，选择适宜粘度牌号的油品，对于节能和压缩机的可靠运行有着很重要的影响。

冷冻机油粘温要好

喷油内冷回转式空气压缩机在工作过程中反复被加热和冷却。因此，要求油品粘度不应由于温度变化而有太大变化，应具有良好的粘温性能。精制的压缩机油的粘度指数均在90以上。

冷冻机油闪点适宜

闪点是指油品在大气压力下加热形成的蒸气压力，达到用明火点燃的下极限浓度时的温度。闪点过高，油品馏分就重，粘度亦大，沥青质等含量就高，使用时易积炭。若片面追求高闪点的压缩机油，反而会成为不安全因素。所以，压缩机油的闪点要求适宜即可。

闪点只是油品使用的安全指标之一，压缩机油闪点一般控制在200℃以上都可以安全使用。

冷冻机油积炭要小

压缩机油抗积炭倾向性如何对压缩机油的可靠运行是至关重要的。在实际工业使用中，大中型压缩机由于积炭而发生着火爆炸的事故已屡见不鲜。

在油品中易形成残炭的主要物质是沥青质、胶质及多环芳烃的叠合物。润滑油料经深度精制后均可去掉大部分以上物质。一般低粘度和深度精制的润滑油残炭值低，在使用中不易积炭。因此，优质的L-DAB压缩机油应选用深度精制的不含残渣（光亮油）的窄馏分基础油。添加剂也应尽量选用无灰型添加剂。

国内外评定空气压缩机油积炭倾向性的试验方法普遍采用润滑油老化特性测定法（GB/T 12709）和减压蒸馏蒸出80%后残留物性质（GB 9168）。这两项试验方法的试验条件较为苛刻，如果油品的精制深度不够或含有残渣油（光亮油）组分或选用有灰添加剂，都很难达到优质标准。

冷冻机油氧化安定性

从往复式压缩机的使用工况看，润滑油在气缸活塞部位与热的压缩空气不断接触会引起油品的氧化、分解，生成胶质和各种酸类物质。如有磨损的金属杂质掺入，更易引起氧化。分解的油气在压气缸中与氧混合到一定浓度和温度时，可能自燃和有气缸爆炸的危险。因此，往复式压缩机油的氧化安定性是保证油品质量的关键指标。

从回转式压缩机的使用工况看，润滑的环境苛刻。油品在循环使用中，易被氧化变质生成各种酸类、胶质、沥青质等物质，使油品的颜色变深，酸值增高，粘度增大并出现沉积物，从而减少油的喷入量，使油品和机器的温度升高，产生过量磨损，降低工作性能，甚至可能引起气缸爆炸的危险。因此，回转式压缩机油的氧化安定性是保证油品能长期安全使用的主要质量指标，国内的试验方法为GB/T 12581汽轮机油氧化安定性测定法。

冷冻机油防腐蚀防锈性好

压缩机的油冷却等部件的材质为铜或铜金属，易被腐蚀，会使油品出现早期氧化变化变质，生成油泥。这就要求油品应有良好的抗腐蚀能力。

空气中的水分易在间歇操作的压缩机气缸内冷却，这对润滑不利并能产生磨损和锈蚀，要求压缩机油应具有良好的防锈蚀作用。

冷冻机油油水分离性好

压缩机在运行中不断与空气中的冷凝水相遇并被剧烈搅拌，易产生乳化现象，造成油气分离不清，油耗增大。由于油被乳化而使油膜破坏，造成磨损。乳化的油会促使灰尘、砂砾和污泥分散，影响阀的功能，增加摩擦、磨损和氧化。因此，优质压缩机油均具有好的抗乳化性能和油水分离性能。

冷冻机油较好的消泡性

回转式压缩机油在循环使用过程中，循环速度快，是油品处于剧烈搅拌状态，极易产生泡沫。压缩机油在启动或泄压时，油池中的油也易起泡，大量的油泡沫灌进油气分离器，使阻力增大，油耗增加，会造成严重过载、超温等异常现象。因此，优良的回转式压缩机油均加有抗泡沫添加剂，以保证油品的泡沫倾向性（即起泡性）小和泡沫稳定性（即消泡性）好。

此外，还要求油品挥发性小，合适的倾点，无机械杂质和水分等性能，以保证压缩机能长期安全运行。

冷冻机油必须通过试验

德国、美国、英国、日本等西方国家都开展了压缩机油的台架试验研究，探索用实机试验评定压缩机油的积炭倾向及使用寿命。由西安交通大学负责，上海703研究所和锦西炼化总厂参加的“往复空压机油的台架评定与选用技术研究”已取得压缩机行业的认可，并已通过中国石油化工总公司的技术鉴定。该项目选择了空压机油积炭评定和寿命评定的两种有代表性的压缩机，建立了评定台架，确定了评定方法。