基本内容
冷凍油(RefrigerantOil)：潤滑空調系統裡的活動機件，實施空調工作時，必須重新充填。
功用
在壓縮機中，冷凍油主要起潤滑、密封、降溫以及能量調節四個作用。
（1）潤滑冷凍油在壓縮機運轉中起潤滑作用，以減少壓縮機運行摩擦和磨損程度，從而延長壓縮機的使用壽命。
（2）密封冷凍油在壓縮機中起密封作用，使壓縮機内活塞與汽缸面之間、各轉動的軸承之間達到密封的作用，以防止制冷劑洩漏。
（3）降溫冷凍油在壓縮機各運動部件間潤滑時，可帶走工作過程中所産生的熱量，使各運動部件保持較低的溫度，從而提高壓縮機的效率和使用的可靠性。
（4）能量調節對于帶有能量調節機構的制冷壓縮機，可利用冷凍油的油壓作為能量調節機械的動力。
什麼是POE和PAG冷凍油？為保護臭氧層，國際上對空調設備的制冷劑都做了限制，出現了各種替代制冷劑，其冷凍油也相應發生了變化。對空調替代制冷劑為R134a、R410a/R407c，其替代分别采用PAG、POE。
POE是PolyolEster的縮寫，又稱聚酯油，它是一類合成的多元醇酯類油。PAG是PolyalkyleneGlycol的縮寫，是一種合成的聚（乙）二醇類潤滑油。其中，POE油不僅能良好地用于HFC類制冷劑系統中，也能用于烴類制冷。PAG油則可用HFC類、烴類和氨作為制冷劑的制冷系統中的潤滑油。
制冷設備的要求
由于使用場合和制冷劑的不同，制冷設備對冷凍油的選擇也不一樣。對冷凍油的要求有以下幾方面：
（1）黏度，冷凍油黏度油料特性中的一個重要參數，使用不同制冷劑要相應選擇不同的冷凍油。若冷凍油黏度過大，會使機械摩擦功率、摩擦熱量和啟動力矩增大。反之，若黏度過小，則會使運動件之間不能形成所需的油膜，從而無法達到應有的潤滑和冷卻效果。
（2）濁點，冷凍油的濁點是指溫度降低到某一數值時，冷凍油中開始析出石蠟，使潤滑油變得混濁時的溫度。制冷設備所用冷凍油的濁點應低于制冷劑的蒸發溫度，否則會引起節流閥堵塞或影響傳熱性能。冷凍機油開始析出石蠟(油變混濁)時的溫度稱為濁點，當有制冷劑存在時，冷凍機油的濁點會下降。
（3）凝固點，冷凍油在實驗條件下冷卻到停止流動的溫度稱為凝固點。制冷設備所用冷凍油的凝固點應越低越好（如R22的壓縮機，冷凍油應在-55℃以下），否則會影響制冷劑的流動，增加流動阻力，從而導緻傳熱效果差的後果。
（4）閃點，冷凍油的閃點是指潤滑油加熱到它的蒸汽與火焰接觸時發生打火的最你溫度。制冷設備所用冷凍油的閃點必須比排氣溫度高15～30℃以上，以免引起潤滑油的燃燒和結焦。
（5）其他，如化學穩定性和抗氧性、水分和機械雜質以及絕緣性能。
合成潤滑油在加工和碳氫化合物氣壓機中的應用：
美國CPI工程技術服務有限公司（CPI中國總代理網址：www.cpihualai.com），密歇根州，美國。
合成潤滑油用于容積式裝置，潤滑油加工和碳氫化合物氣壓機是有争議得。這些應用中的許多都要求合成産品限制有毒催化劑，減少氣體溶解度并從而導緻粘度的喪失以及限制與氣體的反應。
旋轉式螺杆、往複式發動機和旋葉式壓縮機在碳氫化合物和氣體加工使用中的潤滑要求是受評議的。合成潤滑油的物理和化學性質對壓縮機潤滑的影響是關鍵的。在壓縮機運行條件下氣體在合成潤滑油中的影響也很重要。在許多應用中合成潤滑油可延長換油期限，減少油耗，增加效率以及延長壓縮機使用壽命。
1.碳氫化合物和加工氣體壓縮機潤滑油
曆史上，碳氫化合物、化學加工和惰性工業氣體壓縮機使用傳統的礦物油基潤滑油。然而礦物油無法滿足許多現代化旋轉式壓縮機設計和其它複雜應用的需求。典型的氣體加工應用是在流出溫度在80-1100C之間以及壓力在7-70barg。在這些條件下礦物油可能會熱退化。它們的不穩定導緻了壓縮機中潤滑油的蒸汽相遺留向下液流。在許多應用中存在化學性質活潑的氣體，可能造成礦物油的化學性退化。在一些應用中可能發生礦物油被壓縮氣體嚴重稀釋。這種稀釋将降低潤滑油的粘度，經常造成某處的潤滑不足。系統得防腐蝕保護是另一個礦物油經常表現欠佳的方面。
合成與半合成潤滑油滿足這些複雜應用的需求。它們提供了許多超越傳統礦物油的優勢。其中一些包括出色的化學惰性，高粘度指數，低傾點，良好的水解穩定性和完全反乳化性。這些産品也提供優秀的天然潤滑力，出色的熱穩定性，抵抗碳氫化合物的稀釋，低揮發性和與彈性材料及金屬的兼容性。由于并不是每一種類型的流體中都具備所有的優點，故了解每種合成與半合成基流體的物理和化學性質是十分重要的。了解壓縮機及其應用的需求以選擇具有最佳性能的最合适流體也同樣重要。
本文中所讨論的半合成潤滑油是經嚴格氫化處理的高粘度指數油。兩階段的氫化處理加工産出一種高質量的基油。原料在高壓和高溫下進行氫化，接着經分餾法，脫蠟和第二階段氫化處理。最後成為一種高分子量等滲油。粘度指數在105-120範圍内。
2.壓縮機潤滑油
2.1旋葉式壓縮機
每種型号的壓縮機對潤滑油的要求都是不同的。旋葉式壓縮機的潤滑油功能是潤滑在壓縮過程中滑入和滑出的葉片。潤滑油也作為葉片與機架間的密封劑使用，使氣體壓縮成為可能。通常ISO68-150産品滿足旋葉式壓縮機的粘度要求。
2.2往複式壓縮機
往複式壓縮機提供了一個很大的流出壓力容量範圍從1barg至1000barg（4）。往複式壓縮機的油潤滑汽缸，曲軸箱部件，線圈，活塞，閥門和裝填杆。曲軸箱部件包括十字頭軸承，十字接頭，十字頭導承和曲柄銷。近來的制冷應用表明操作粘度小于10cSt的ISO15潤滑油可提供合适的潤滑作用。然而，依靠氣體分子量和流壓操作，加工和碳氫化合物氣體往複式壓縮機的經典使用是ISO68-680産品。
在大多數往複式壓縮機，一種流體作為潤滑劑使用于所有部件。較小的往複式壓縮機使用噴濺潤滑油。較大的裝置通常使用一種油泵系統以潤滑上方的曲軸箱部件。一些大型設備使用兩種不同的潤滑油，一種用于汽缸而另一種用于其它需潤滑的部件。由于汽缸潤滑油須與氣體共存，故必須與向下液流過程兼容。汽缸潤滑油可設計成為特殊氣體或操作條件提供潤滑作用。（2）
3螺旋式壓縮機
注滿螺旋式壓縮機通常使用壓縮烴和生産氣體，流壓範圍從1-25barg（5）。它們具有許多優點，包括改進壓縮效率，低流出溫度，高可靠性和由于簡單的機械構造所緻的較少維護。螺旋式氣體壓縮機必須具備幾種功能。它們潤滑軸承，在螺杆與機架之間提供足夠的密封，移去壓縮過程中的熱量，沖去壓縮機中的任何微粒以及保護系統免于腐蝕。較低的粘度限制是10-20cSt在對軸承的油供溫度以及5cSt在流出條件下以确保合适的密封。上部的潤滑油粘度取決于為軸承提供足夠的潤滑油的能力。典型的上部粘度限制是30-100cSt。通常ISO68-220潤滑油滿足螺旋式壓縮機的粘度要求。準确的粘度級别依賴于操作條件和氣流成分。
由于系統的閉環設計，合成産品特别适用于螺旋式壓縮機（圖表1）。潤滑油與壓縮氣體進入分離器。分離的油經過一個油冷卻器再回流入壓縮機。在這個過程中潤滑油的降解可導緻如軸承故障，密封不夠或腐蝕等壓縮機問題。在許多應用中，合成壓縮機潤滑油的使用能造成有效的烴壓縮和生産氣體（7）。
潤滑油的選擇
在碳氫化合物和生産氣體壓縮機中合适的粘度選擇是至關重要的。氣體對潤滑油的稀釋是主要問題。稀釋的粘度與溫度曲線（圖表2）稀釋可造成粘度直接下降。無稀釋時處于壓縮機的粘度限制之上的潤滑油可通過稀釋而降至限制之下。該條件經常導緻壓縮機的磨損和/或故障的增加。它也可以成為壓縮機性能的一種副作用。
預測潤滑油的稀釋度所需信息包括壓縮機的型号，運行條件和完整的氣體成分，也就是存在的每種氣體成分的量。平衡計算基于氣體成分的蒸汽壓力和Raoult's法則提供的潛在的潤滑油稀釋。稀釋對潤滑油粘度的影響可通過将潤滑油與已知數量的碳氫化合物混合來确定。粘度與溫度的關系也可通過這些稀釋混合物來确定。稀釋水平、運行溫度和稀釋效果都影響潤滑油的實際操作粘度。如果必要，提高運行溫度可有助于将壓縮氣體的稀釋減至最小。
設備型号也是潤滑油選擇的一個因素。在一些應用中，氣流中有大量的污染物，包括水，氫化硫（酸性氣體），瀝青烯或其它微量污染物。其它應用則對油的運行和潤滑油/添加劑的化學性特别敏感。這些因素和粘度的稀釋可用于确定最佳的潤滑油。
碳氫化合物氣體應用
碳氫化合物氣體應用包括天然氣，蒸煉氣,沼氣，氣體渦輪增壓器，制冷裝置，蒸汽回收鍋爐，精煉廠廢氣和生産氣體的應用。氣體成分的不同主要取決于應用設備的型号。另外，應用的部位可影響許多應用的氣體成分（表1）。潤滑油滿足壓縮機制造商在稀釋條件下對所有碳氫化合物應用的粘度要求是十分重要的。
也有許多其它的考慮因素可以影響潤滑油的選擇和性能。氣體包含濕氣可導緻系統腐蝕。在比氣流的露點高的溫度中運行壓縮機可使其降至最低。潤滑油的配方中含有防鏽劑有助于保護接觸水的金屬部件。酸性氣體的應用由于有硫化氫的存在，要求潤滑油有專門的防腐添加劑以保護系統免于腐蝕。揮發性添加劑在運行條件下可通過汽化來完成此任。它們包裹着系統的金屬部件，使其不與潤滑油直接接觸。酸性氣體系統的材料選擇很重要，因為一些黃色金屬當暴露于含有硫化氫的氣體中時腐蝕明顯。
1輕型天然氣，蒸煉氣
适當配制的半合成潤滑油當稀釋不嚴重時适合用于天然氣和酸性氣體的應用。基本由甲烷和二氧化碳及微量硫化氫組成的蒸煉氣也可使用半合成潤滑油。半合成潤滑油比礦物油的粘度指數更高，因此滿足了在寬溫度範圍的壓縮機粘度要求。這些材料的低揮發性可使遺留減至最少。
含有瀝青質的天然氣應用必須使用一種PAO或半合成油。這些潤滑油溶解了瀝青質并使其保持溶解狀态。聚(亞烷基)二醇（PAGs）不能溶解瀝青質，它們的使用可能導緻濾油器和油管的堵塞。
2重型天然氣，精煉廠廢氣，蒸汽回收鍋爐氣體
一些天然氣，精煉廠廢氣和蒸汽回收鍋爐氣體産生了更高分子量的碳氫化合物氣體。這可導緻潤滑油的稀釋水平的增加。這些應用要求有合适配制的聚(亞烷基)二醇（PAGs）。PAGs有幾種不同的類型，通過生産它們的單體來分類（圖表3）（9）。聚乙烯，聚丙二醇共聚物限制了碳氫化合物的稀釋。依靠乙撐氧占其與環氧丙烷聚合的比例，可制出稀釋度限制在10-20%的潤滑油。高于此水平，潤滑油即成為飽和狀态。
一些聚乙烯，聚丙二醇共聚物具有獨特的溶混性。它們在高溫時比在低溫時難溶于水（圖表4）。這種反轉的溶混性可能在有濕氣存在的壓縮機應用中的防腐方面具有優勢。聚乙烯，聚丙二醇共聚物在室溫下能溶于冷凝水。這樣能防止在停工期自由水彙積在系統中造成的腐蝕性的環境。一旦壓縮機重新啟動并到達正常運行溫度，潤滑油會變得較難溶于水。然後這些水汽化并與流出氣體共存于壓縮機。
一些碳氫化合物氣壓機使用完全溶于碳氫化合物的潤滑油将造成嚴重稀釋，可使用聚乙二醇。聚乙二醇完全不溶于碳氫化合物。實驗表明當潤滑油與達13790kPa的碳氫化合物氣體接觸時，其粘度無損失。碳氫化合物氣體與該潤滑油之間缺乏吸引力，從而導緻其與其它型号的潤滑油相比，油分離器中的氣體能更好的從潤滑油中分離。
一種改進壓縮機系統在應用含有PAGs的乙撐氧上的設計的方法是從油箱中移去所有多餘的濃集碳氫化合物。碳氫化合物的濃集在含有具丁烷或更高分子量的氣體應用中成為焦點。濃集也可發生在壓力上升或溫度下降的條件下。一個插于油箱中運行充油管略上方的排出閥能排出任何的濃集碳氫化合物。一個蒸汽回收鍋爐裝置收集液體(正)己烷生産，并為一個完整的壓縮機系統提供六個月的回收期（3）。
3沼氣
壓縮沼氣并燃燒它供能是另一種碳氫化合物氣體的應用。對沼氣壓縮機最重要的考慮是保護壓縮機系統防止有侵蝕性的微量污染物（7）。針對這些污染物，PAO以傑出的化學惰性為特色。PAO也提供了如高粘度指數和低汽壓等優點。低汽壓不但最小化了組合油的量，而且使氣流遺留降至最少。
最小化的遺留在供給碳氫化合物氣渦輪的氣體壓縮應用中是關鍵要求。氣渦輪典型的要求是1500-4500kPa的氣體注入壓力。氣體壓縮機促進了氣體從大氣壓到注入的壓力。潤滑油的遺留可導緻碳沉渣的形成，從而淤塞下遊的裝置，或在燃燒室内造成熱點導緻燒毀。由于其最小化遺留的特征，PAO是常被選用的潤滑油。在這些裝置中的被壓縮的碳氫化合物氣體通常不會造成嚴重的稀釋。
4生産氣體
氣體的純度，遺留和發現于潤滑油添加劑中的源自金屬及其它無機化合物的有毒催化劑，在一些碳氫化合物生産氣體的應用中是重要焦點。氣體必須從潤滑油的雜質中分離出來以便在生産過程中發揮适當的功能。潤滑油的遺留必須最小化以減少下遊生産裝置中與潤滑油有關的問題。少量到達下遊的遺留物必須不含任何具有副作用的催化劑。許多催化劑的替換成本很高，在停機期間更換催化劑是很經濟的。用于生産氣體裝置的潤滑油的基本原料或添加劑中必須不含任何金屬或其它雜質，生産過程中不使用有毒催化劑。
5制冷設備
潤滑油與碳氫化合物氣體冷凍劑的低溫物理特性和溶混性是為制冷系統選擇合适潤滑油的重要考慮因素。合适的分離裝置将使到達下遊的油量降至最低。任何到達系統冷凍面的潤滑油必須不在蒸發器的管道系統中結凍，否則将導緻系統熱效的喪失。到達下遊的潤滑油必須具備比蒸發器溫度更低的傾點或在蒸發器溫度下能與冷凍劑溶混。如果它是可溶混的，潤滑油/冷凍劑的混合物可單相回到壓縮機。制冷設備通常使用不含雜質的氣體，故潤滑油中所需的添加劑的量應為最小化。
聚丙二醇比起其它類型的潤滑油具有在碳氫化合物氣體中更低的溶解度。低濃度聚丙二醇在低溫下可與碳氫化合物溶混（圖表5）。它們的稀釋要少于碳氫化合物基的潤滑油如礦物油和PAO。這種在壓縮機環境中的稀釋限制使潤滑油提供了更好的密封，從而增加了壓縮機的容積效率。為此，它們經常被用于碳氫化合物氣體制冷系統以改進性能。
要求遺留最小化的碳氫化合物制冷系統應用了聚乙二醇潤滑油。它們完全不溶于碳氫化合物。由于潤滑油和氣體之間無吸引力，故比起其它潤滑油而言，潤滑油/氣體能更好的分離。聚乙二醇不會與蒸發器中的液體冷凍劑混合。如果蒸發器溫度低于該潤滑油的傾點，潤滑油将會固體化。為此，典型的低溫應用不使用聚乙二醇。
具低稀釋水平的碳氫化合物氣體制冷系統可使用一種PAO基的潤滑油。PAO是與碳氫化合物氣體完全溶混的。PAG和PAO都具有極低的揮發性，故潤滑油的氣态遺留可減至最少。
生産氣體壓縮機
惰性氣體
生産氣體壓縮機可處理惰性或活性氣體。典型的惰性氣體包括氫，氦，二氧化碳和氮。除了二氧化碳，大多數惰性氣體與大多數潤滑油一起不會造成粘度的損失。就象碳氫化合物生産氣體壓縮機，在惰性生産氣體壓縮機中的兩個焦點是氣體的純度和催化劑的毒性。
大多數惰性氣體設備使用PAO類或PAG類基的潤滑油。這些材料的低揮發性可将氣體與潤滑油蒸汽的雜質減至最低。另外，這些潤滑油的低蒸汽壓力有助于使遺留最小化。在選擇正确的潤滑油時，催化劑的類型是一個因素。潤滑油的基本流體和添加劑必須不會影響催化劑的壽命或生産的反應速度。
活性氣體
活性氣體壓縮機潤滑油必須符合與惰性氣體壓縮機潤滑油同樣的準則，同時還有附加的要求。潤滑油的基本原料和添加劑不得與生産氣體發生反應。一些所謂活性氣體是指氯甲烷，二氯甲烷，氯氣，氯化氫，二氧化硫和氧氣。
純氧是一種極強的氧化劑。它要求使用充分氟化或氯化的潤滑油。大多數的其它生産氣體壓縮機使用PAO類，因為它們具有抵抗化學反應的能力。這種潤滑油的配制一般僅包括不與氣體發生反應的添加劑。這些添加劑有助于保護系統防止腐蝕以及最大限度的延長潤滑油的壽命。
油的分析
在生産和碳氫化合物氣體裝置中使用的潤滑油要求按常規取樣。合适的取樣和分析确保潤滑油保持它原有的性質。這也是确定換油期限的最佳方法。一次典型的采樣間隔是3至6個月。實驗包括對産品、濕氣、雜質、粒子數量、粒子尺寸和磨損金屬的腐蝕分析。所用潤滑油的粘度，添加劑的水平和總酸值的變化是決定何時換油的關鍵參數。
節約成本
1減少潤滑油成本
合成與半合成潤滑油在生産和碳氫化合物氣體壓縮機中能提供顯着的成本節約。它們的化學惰性和熱穩定性能延長換油期限。這樣減少了每年新油的成本，油處理的成本和維護時間。合成産品的低揮發性使潤滑油的氣态遺留降至最低。這就降低了油組合的要求。
2改進設備效率
這些産品具有高粘度指數，使它們在旋轉式壓縮機和高溫中能成為更好的密封流體。PAG類産品能抵抗碳氫化合物的稀釋，使其在流出溫度下能維持粘度并可進一步改進密封能力。這些特點有助于增加壓縮機的容積效率達18%（11）。在生産氣體裝置中，低揮發性也可使沾染于下遊工序的潤滑油的量減至最少。這改進了下遊裝置的效率和成本效力。
3延長裝置的使用壽命
當裝置在寒冷環境中啟動時，高粘度指數使合成和半合成産品能提供較低的粘度。這有助于增加油的流動和減少啟動時的磨損。在高溫下維持足夠粘度的能力
為高溫中的防磨損提供了更多的保護。最後，在使用中PAO和半合成産品含水量達到最少化。這可顯着延長軸承的壽命。
結論
合成潤滑油擁有許多獨特的物理性質，使其能理想的用于碳氫化合物和生産氣體設備。粘度的稀釋；與氣體的兼容性；設備的選擇；生産過程的設計；和防腐蝕的能力，在挑選合适的潤滑油時必須都列入考慮。合成潤滑油包括PAO類、PAG類和氫化處理油，滿足這些系統的需要。在壓縮機中應用的合适是對最佳潤滑油選擇的關鍵。
溫度與壓力
油溫一般要保持在45~60℃之間，最高不宜超多70℃，而且穩定，如果油溫一直不穩定且緩慢上升，則說明有故障。油溫過低或多過高都将使潤滑油惡化，同時，還經常預示預示故障的到來。冷凍油壓力關鍵是指油壓差值，由于種種原因引起油泵不上油，就是說建立不起油壓差。油壓大小依據壓縮機的結構而定。立式壓縮機的外齒輪油壓差為0.5~1.5MPa，新系列壓縮機油壓差為0.5~1.5MPa。新購置的壓縮機在運轉、調試中采用油壓差值往往偏高，以便加大潤滑油量，較好地完成汽缸等運動部件的磨合期，延長機器的使用壽命。
如何選擇
1.根據壓縮類型選用潤滑油：冷凍機的壓縮機有活塞式、螺杆式和離心式三種，前兩種的潤滑油與被壓縮的制冷劑直接接觸，要考慮到潤滑油和制冷劑之間的相互影響問題。離心式所用的潤滑油隻是用來潤滑轉子軸承，也可根據負荷及轉速的大小選用。n2.根據制冷劑的類型選用潤滑油：與制冷劑直接接觸的潤滑油，要考慮二者之間的相互影響。如氟裡昂一類的制冷劑能溶于礦物油，因而選用的潤滑油粘度等級，應比使用不溶性制冷劑的高一個等級，以防止潤滑油被稀釋後不能保證潤滑。另外，還應注意混入制冷劑中的少量潤滑油會不會影響制冷系統的工作。冷凍機油的絮凝點便是檢查混入制冷劑中的潤滑油是否析出蠟結晶而使制冷系統堵塞的質量指标。3.根據制冷劑的蒸發溫度選用潤滑油：一般來說，制冷劑蒸發溫度低的冷凍機，應選用凝點低的冷凍機油，以免被制冷劑攜帶到制冷系統中的潤滑油凝結在節流閥和蒸發器上，影響制冷效率。用氨作制冷劑的冷凍機，所用潤滑油的凝點應低于蒸發溫度。用氟裡昂作制冷劑的，潤滑油的凝點可稍高于蒸發溫度。n4.根據冷凍機的工作條件選用潤滑油。n
