冷冻油知识讲座

冷冻油
　　冷冻油(Refrigerant Oil)
　　润滑空调系统里的活动机件，实施空调工作时，必须重新充填。
　　冷冻油的功用、分类以及制冷设备对冷冻油的要求
　　1、什么是冷冻油？
　　用于制冷压缩机内各运动部件润滑的油，称为冷冻油，又称润滑油。按照石油化学工业部的标准，目前我国生产的冷冻油有13号、18号、25号、30号和企业标准40号五种牌号的冷冻油。其中，普遍采用的制冷压缩机润滑油有13号、18号和25号三种。R12压缩机一般选用18号，R22压缩机一般选用25号。
　　2、冷冻油的功用有哪些？
　　在压缩机中，冷冻油主要起润滑、密封、降温以及能量调节四个作用。
　　（1）润滑 冷冻油在压缩机运转中起润滑作用，以减少压缩机运行摩擦和磨损程度，从而延长压缩机的使用寿命。
　　（2）密封 冷冻油在压缩机中起密封作用，使压缩机内活塞与汽缸面之间、各转动的轴承之间达到密封的作用，以防止制冷剂泄漏。
　　（3）降温 冷冻油在压缩机各运动部件间润滑时，可带走工作过程中所产生的热量，使各运动部件保持较低的温度，从而提高压缩机的效率和使用的可靠性。
　　（4）能量调节 对于带有能量调节机构的制冷压缩机，可利用冷冻油的油压作为能量调节机械的动力。
　　3、什么是POE和PAG冷冻油？
　　为保护臭氧层，国际上对空调设备的制冷剂都做了限制，出现了各种替代制冷剂，其冷冻油也相应发生了变化。对空调替代制冷剂为R134a、R410a/R407c，其替代分别采用PAG、POE。
　　POE是Polyol Ester的缩写，又称聚酯油，它是一类合成的多元醇酯类油。PAG是Polyalkylene Glycol的缩写，是一种合成的聚（乙）二醇类润滑油。其中，POE油不仅能良好地用于HFC类制冷剂系统中，也能用于烃类制冷。PAG油则可用HFC类、烃类和氨作为制冷剂的制冷系统中的润滑油。
　　4、制冷设备对冷冻油有什么要求？
　　由于使用场合和制冷剂的不同，制冷设备对冷冻油的选择也不一样。对冷冻油的要求有以下几方面：
　　（1）黏度 冷冻油黏度油料特性中的一个重要参数，使用不同制冷剂要相应选择不同的冷冻油。若冷冻油黏度过大，会使机械摩擦功率、摩擦热量和启动力矩增大。反之，若黏度过小，则会使运动件之间不能形成所需的油膜，从而无法达到应有的润滑和冷却效果。
　　（2）浊点 冷冻油的浊点是指温度降低到某一数值时，冷冻油中开始析出石蜡，使润滑油变得混浊时的温度。制冷设备所用冷冻油的浊点应低于制冷剂的蒸发温度，否则会引起节流阀堵塞或影响传热性能。
　　（3）凝固点 冷冻油在实验条件下冷却到停止流动的温度称为凝固点。制冷设备所用冷冻油的凝固点应越低越好（如R22的压缩机，冷冻油应在-55℃以下），否则会影响制冷剂的流动，增加流动阻力，从而导致传热效果差的后果。
　　（4）闪点 冷冻油的闪点是指润滑油加热到它的蒸汽与火焰接触时发生打火的最你温度。制冷设备所用冷冻油的闪点必须比排气温度高15～30℃以上，以免引起润滑油的燃烧和结焦。
（5）其他 如化学稳定性和抗氧性、水分和机械杂质以及绝缘性能。
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1. 基础油质量要高
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。
2. 基础油馏分要窄
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。
3. 粘度要适宜
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。
4. 粘温性能要好
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。
5. 闪点要适宜
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。
6. 积炭倾向性要小
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。
现在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。
7. 极好的氧化安定性
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。
8. 不腐蚀金属、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。
9. 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。
10. 极好的消泡性
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。
11. 必须通过压缩机油的台架试验
目前，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。