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  • 冷凍機(jī)油選用

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    冷凍機(jī)油的相關(guān)知識(shí)及選用

          冷凍機(jī)油是制冷式壓縮機(jī)的專用潤(rùn)滑油,是制冷系統(tǒng)中決定和影響制冷裝置功能和效果的至關(guān)重要的組成部分。高質(zhì)量的冷凍機(jī)油不僅必須具備與制冷劑共存時(shí)的優(yōu)良的熱化學(xué)安定性和相溶性,優(yōu)良的低溫流動(dòng)性、潤(rùn)滑性、抗泡性,而且必須易于生產(chǎn),原料來(lái)源可靠,對(duì)環(huán)境沒有污染。

          最初的冷凍機(jī)油主要是環(huán)烷基油。隨著各種制冷設(shè)備和裝置日益趨向節(jié)電化、小型輕量化、全封閉化和高效化,為了滿  足高質(zhì)量冷凍機(jī)油性能的要求和彌補(bǔ)環(huán)烷基油的不足,發(fā)展了深冷脫蠟石蠟基油、烷基苯、聚烯烴合成冷凍機(jī)油。特別是由于大氣臭氧層遭到破壞,不破壞臭氧層的新型制冷劑的開發(fā)和擴(kuò)大使用,使合成冷凍機(jī)油在所有冷凍機(jī)油中占據(jù)了主導(dǎo)地位。

    一、工作原理

          冷凍機(jī)油是制冷壓縮機(jī)的專用潤(rùn)滑油,和一般潤(rùn)滑油一樣,在制冷壓縮機(jī)中起潤(rùn)滑、密封、防銹和帶走熱量的作用。冷凍機(jī)油在壓縮機(jī)內(nèi)分3路循環(huán),分別對(duì)軸承、壓縮機(jī)主體和控制系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑后回到曲軸箱內(nèi),與制冷劑相混合。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油,分出的油經(jīng)冷卻器冷卻,再流回壓縮機(jī)。少量分不出的油則與制冷劑一起進(jìn)入制冷劑管線。

        由于冷凍機(jī)油是在制冷劑的特殊環(huán)境下工作,因此具有下列特性:

        1) 冷凍機(jī)油與制冷劑在制冷壓縮系統(tǒng)內(nèi)直接接觸;

        2) 有少量冷凍機(jī)油被攜入制冷劑管線參與冷凍循環(huán);

        3) 在全封閉壓縮機(jī)中,冷凍機(jī)油與電機(jī)的線圈及密封件等有機(jī)材料密切接觸;

        4) 冷凍機(jī)油處于壓縮機(jī)排氣閥的高溫和膨脹閥、蒸發(fā)器的低溫這樣極端的溫度條 件下。


    選用冷凍機(jī)油時(shí)的油品性能要求

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

    制冷循環(huán)系統(tǒng)

    性能要求

    壓縮機(jī)

    與制冷劑共存時(shí)具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性;

    有良好的潤(rùn)滑性;

    有極好的與制冷劑的相溶性;

    對(duì)絕緣材料和密封材料具有優(yōu)良的適應(yīng)性;

    有良好的抗泡性能;

    冷凝器

    與制冷劑有優(yōu)良的相溶性

    膨脹閥

    無(wú)蠟狀物絮狀分離;

    不含水;

    蒸發(fā)器

    優(yōu)良的低溫流動(dòng)性;

    無(wú)蠟狀物絮狀分離;

    不含水;

    與制冷劑有優(yōu)良的相溶性。


    二、選用冷凍機(jī)油時(shí)油品性能要求具體說明

    1.粘度和粘溫性能

          適宜粘度的冷凍機(jī)油是確保制冷壓縮機(jī)處于流體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)、減少磨損、降低能耗的重要因素。粘度過低,不能形成適宜的油膜厚度,會(huì)導(dǎo)致冷凍機(jī)系統(tǒng)部件的機(jī)械磨損以及拉缸、抱軸等機(jī)械故障,同時(shí)也會(huì)影響系統(tǒng)的密封性。粘度過高,會(huì)造成壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗過大。因此,不同的制冷設(shè)備,應(yīng)使用不同粘度級(jí)別的油。

    由于冷凍機(jī)油在制冷循環(huán)系統(tǒng)中的使用溫度范圍很寬,在某些壓縮機(jī)的氣缸內(nèi)有時(shí)可接觸150℃的高溫,而在蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)則可能接觸-40℃或更低的溫度,所以要求油的粘度隨溫度的變化要小,即粘溫性能優(yōu)良,以保證冷凍機(jī)油在各種不同溫度下都具有良好的潤(rùn)滑性和流動(dòng)性。


    2.低溫性能

    不同的制冷劑在冷凍機(jī)油中有著不同的溶解特性,由于不同制冷劑與冷凍機(jī)油的溶解性不同,在制冷循環(huán)系統(tǒng)的低溫區(qū)發(fā)生的情形不同,因此對(duì)冷凍機(jī)油低溫性能的要求就會(huì)隨著冷凍機(jī)所采用的制冷劑的變化而有所不同?,F(xiàn)分述如下:

        (1)低溫流動(dòng)性——難溶于油的制冷劑

          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)生的一系列的問題。特別是對(duì)含有難以與冷凍機(jī)油互溶的R502、R503、R13和氨的制冷系統(tǒng)來(lái)說,如果油的凝點(diǎn)過高,當(dāng)其隨制冷劑進(jìn)入制冷系統(tǒng)后,就會(huì)在蒸發(fā)器盤管等低溫部位滯留或凝固,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯艿朗乖O(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此,品質(zhì)優(yōu)良的冷凍機(jī)油要有較低的凝點(diǎn)和良好的低溫流動(dòng)性。一般用凝點(diǎn)、傾點(diǎn)和U型管流動(dòng)性來(lái)評(píng)價(jià)和衡量冷凍機(jī)油的低溫流動(dòng)性。

        (2)相溶性——與油部分溶解的制冷劑

          與油只能部分相溶的制冷劑會(huì)隨著系統(tǒng)溫度的降低發(fā)生制冷劑與油的分離,由于油的密度較小而浮在制冷劑之上,此時(shí)如啟動(dòng)壓縮機(jī),因底部制冷劑層的粘度過小,將造成滑動(dòng)部件燒結(jié)或機(jī)體的異常振動(dòng)。另外,由于油與制冷劑相分離,還會(huì)在蒸發(fā)器和冷凝器等低溫區(qū)造成回流困難和影響傳熱效率等問題。因此,油與制冷劑一定要有較好的相溶性,油-制冷劑相分離的溫度盡可能地低,以保證制冷壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。油與制冷劑的相溶性受制冷劑的類型和冷凍機(jī)油的組分、結(jié)構(gòu)及粘度的影響。


    3.傾點(diǎn)和絮凝點(diǎn)

          R12、R11等氟里昂制冷劑與冷凍機(jī)油是完全溶解的,降低溫度也不會(huì)發(fā)生劑油相分離的情況。但是油中的石蠟基組分在此類氟里昂中的溶解性差,常在溫度到達(dá)冷凍機(jī)油的傾點(diǎn)以前從油-制冷劑的均勻溶液中絮凝出來(lái),造成毛細(xì)管和膨脹閥堵塞,使制冷劑的循環(huán)中斷。因此,用于R12一類制冷劑系統(tǒng)中的冷凍機(jī)油必須盡可能地不含石蠟組分,以保證油品具有較低的絮凝點(diǎn)。

    因此,能適應(yīng)各種制冷劑、性能優(yōu)良的冷凍機(jī)油必須兼?zhèn)渖鲜?/span>3種特性,即既要有優(yōu)良的低溫流動(dòng)性,又要有較低的絮凝點(diǎn)以及與各種制冷劑有較好的相溶性。

    4.潤(rùn)滑性

          相對(duì)來(lái)講,制冷壓縮機(jī)對(duì)冷凍機(jī)油潤(rùn)滑性能的要求是比較緩和的,這是由于制冷劑特別是氟里昂制冷劑在邊界潤(rùn)滑條件下起到了極壓添加劑的作用。但是近年來(lái)隨著壓縮機(jī)的小型化、輕量化、高速化和旋轉(zhuǎn)化,對(duì)冷凍機(jī)油油品的潤(rùn)滑性能提出了越來(lái)越高的要求。

          另外,由于冷凍機(jī)油在制冷劑環(huán)境中使用,因此不僅要注意油本身的潤(rùn)滑性,還要考慮油與制冷劑相溶后因粘度降低所帶來(lái)的潤(rùn)滑問題。一般采用法萊克斯試驗(yàn)機(jī)和四球機(jī)來(lái)評(píng)價(jià)油品的潤(rùn)滑性。杰生公司采用的是萬(wàn)能摩擦試驗(yàn)機(jī)和四球機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。


    5.水分

          冷凍機(jī)油對(duì)水分的要求十分嚴(yán)格,尤其是用全封閉和半封閉制冷壓縮機(jī)油,其含水量一般不得超過35×10-6。含水量超過100×10-6就要做報(bào)廢處理。制冷循環(huán)系統(tǒng)中即使只有少量水分存在,也會(huì)在節(jié)流裝置中產(chǎn)生冰塞現(xiàn)象和導(dǎo)致冷凍機(jī)油過早的產(chǎn)生絮凝物。

          在高溫時(shí),水分還會(huì)降低油的化學(xué)穩(wěn)定性,在金屬的催化下促使氟里昂分解。另一方面,油中的水還會(huì)降低冷凍機(jī)油的絕緣性能。合格的冷凍機(jī)油必須有盡可能少的含水量。

        氨制冷系統(tǒng)對(duì)水分的要求也很嚴(yán)格。溶有水分的氨能使油發(fā)生乳化,并在油箱內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。這不僅降低油的潤(rùn)滑性,而且使?jié)櫥到y(tǒng)不能正常供油,導(dǎo)致壓縮系統(tǒng)磨損和發(fā)生故障。另外,水溶解于氨后,生成化學(xué)活性較強(qiáng)的氫氧化銨,這種堿性化合物不僅腐蝕金屬部件,而且促使油品變質(zhì)。

    6.熱化學(xué)安定性

          冷凍機(jī)油與制冷劑共存時(shí)的熱化學(xué)安定性決定了它的使用壽命。在高溫和金屬的催化下,冷凍機(jī)油可與制冷劑(氟里昂、氯甲烷等)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成腐蝕性的酸、油泥等產(chǎn)物,導(dǎo)致制冷系統(tǒng)堵塞,影響制冷效率,腐蝕金屬,破壞絕緣材料致使電機(jī)燒壞。

          冷凍機(jī)油的化學(xué)安定性一般用密封管試驗(yàn)(Seal Tube Test)和菲利浦試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。冷凍機(jī)油與制冷劑及氨的化學(xué)反應(yīng)性很小,但是系統(tǒng)中的氨易與油中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成酸的銨鹽、酰胺、油泥等沉淀物。

    7.總酸值、絕緣性能

          對(duì)于新油酸值的檢測(cè),一方面能反映基礎(chǔ)油的精制程度,酸值愈低,表示基礎(chǔ)油的精制程度愈深,質(zhì)量愈好;另一方面對(duì)于含有酸性添加劑的潤(rùn)滑油,酸值的高低,一定程度上能反映潤(rùn)滑油酸性添加劑添加量的多少。酸值是成品油質(zhì)量的控制指標(biāo)。

      在半封閉和全封閉的制冷壓縮機(jī)中,冷凍機(jī)油和制冷劑都直接和電動(dòng)機(jī)的繞組及接線柱接觸,因而要求潤(rùn)滑油具有良好的絕緣性質(zhì)和較高的擊穿電壓。純粹的潤(rùn)滑油絕緣性能較好,但含有水分、雜質(zhì)和灰塵時(shí),其絕緣性能就會(huì)下降,一般冷凍機(jī)潤(rùn)滑油要求擊穿電壓在 25KV以上。

    8.有機(jī)材料的相容性

          制冷系統(tǒng)中多個(gè)部件均存在有機(jī)材料,它們與制冷劑和冷凍油接觸,如果制冷劑和冷凍油使其膨脹或收縮,將會(huì)導(dǎo)致零件減弱或失去原有作用,導(dǎo)致失效以致壓縮機(jī)出現(xiàn)故障,所以要求冷凍機(jī)油要與壓縮機(jī)內(nèi)的有機(jī)材料有較好的相容性。一般參照SH/ T 0698 - 2000制冷劑系統(tǒng)中冷凍機(jī)油的化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)法(密封管試驗(yàn)法)來(lái)驗(yàn)證。

    常用制冷劑

    鹵代烴

    CFCChloroFluoro Carbone )

    R11, R12, R113, R114, R115, R502...

    HCFCHydro Chloro Fluoro Carbone

    R22, R123, R124, R141b, R142b...

    HFC(Hydro Fluoro Carbone or Chlorine free)

    R23, R125, R134a, R404a, R407...

    其它

    Halogen Free (不含鹵素)

    R717 (NH3), R600a (isobutane異丁烷), R290 (propane丙烷),

    R1270 (丙烯), R744 (CO2)....



    冰箱壓縮機(jī)常用制冷劑及冷凍油匹配

    ASHRAE名稱

    化學(xué)式和化學(xué)名稱

    冷凍機(jī)油

    R22

    CHClF2(二氟一氯甲烷)

    烷基苯(AB/礦物型油(MO

    R134a

    CH2FCF3(四氟乙烷)

    多元醇酯油(POE

    R600a

    C4H10(異丁烷)

    烷基苯(AB/礦物型油(MO


    三、冷凍機(jī)油的選用原則

    1、根據(jù)壓縮類型選用冷凍機(jī)油

          冷凍機(jī)的壓縮機(jī)大致可分為活塞式、螺桿式和離心式三種,離心式所用的冷凍機(jī)油只是用來(lái)潤(rùn)滑轉(zhuǎn)子軸承,前兩種的冷凍機(jī)油與被壓縮的制冷劑直接接觸,要考慮到潤(rùn)滑油和制冷劑之間的相互影響問題。

    2、根據(jù)制冷劑的類型選用冷凍機(jī)油

          與制冷劑直接接觸的冷凍機(jī)油,要考慮二者之間的相互影響。如氟里昂一類的制冷劑能溶于冷凍機(jī)油,因而選用的冷凍機(jī)油粘度等級(jí),應(yīng)比使用不溶性制冷劑的高一個(gè)等級(jí),以防止冷凍機(jī)油被稀釋后不能保證潤(rùn)滑。另外,還應(yīng)注意混入制冷劑中的少量冷凍機(jī)油會(huì)不會(huì)影響制冷系統(tǒng)的工作。冷凍機(jī)油的絮凝點(diǎn)便是檢查混入制冷劑中的潤(rùn)滑油是否析出蠟狀結(jié)晶而使制冷系統(tǒng)堵塞的質(zhì)量指標(biāo)。

    3、根據(jù)制冷劑的蒸發(fā)溫度選用冷凍機(jī)油

          一般來(lái)說,制冷劑蒸發(fā)溫度低的冷凍機(jī),應(yīng)選用凝點(diǎn)低的冷凍機(jī)油,以免被制冷劑攜帶到制冷系統(tǒng)中的冷凍機(jī)油凝結(jié)在節(jié)流閥和蒸發(fā)器上,影響制冷效率。用氨作制冷劑的冷凍機(jī),所用冷凍機(jī)油的傾點(diǎn)應(yīng)低于蒸發(fā)溫度。用氟里昂作制冷劑的,潤(rùn)滑油的凝點(diǎn)可稍高于蒸發(fā)溫度。

    4、根據(jù)冷凍機(jī)的工作條件選用冷凍機(jī)油

          大、中型的多缸、高速(活塞平均線速度3m/s以上)、負(fù)荷較大的冷凍機(jī)應(yīng)選用粘度較大的 46#68#100#冷凍機(jī)油。排氣溫度在145℃左右的高負(fù)荷冷凍機(jī)用68#100#冷凍機(jī)油。小型、微型或低速( 活塞平均線速度不高于2m/s)的冷凍機(jī)可用22#32# 等較低粘度冷凍機(jī)油。

    海拓冷凍機(jī)油選用


    制冷劑類型

    可選潤(rùn)滑油類型

    海拓產(chǎn)品系列

    CFCHCFC

    烷基苯(AB)

    環(huán)烷礦物油

    石蠟礦物油

    海拓HRC系列

    海拓HRD系列

    HFC

    多元醇酯 (POE)

    海拓HRA系列

    碳?xì)浠衔?span>

    烷基苯(AB)

    環(huán)烷礦物油

    海拓HRC系列

    海拓HRD系列

    烷基苯(AB)

    環(huán)烷礦物油

    石蠟礦物油

    海拓HRC系列

    海拓HRD系列

    備注:實(shí)際選用時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況及環(huán)境來(lái)確定。



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