冷冻机油是制冷压缩装置的专用润滑油,是决定和影响制冷系统的制冷功能和效果的至关重要的组成部分。冷冻机油主要用于压缩冷冻剂的压缩机润滑,而压缩机油则主要用在活塞式的气体压缩机、排气机和活塞泵的汽缸和活塞摩擦部分及进、排气阀等的润滑上。冷冻机油和压缩机油两者用途不同,但也有许多相同之处。例如两者按照GB/T.1-87润滑剂和有关产品的分类都被划分为同一应用场合—压缩机(D组);两者都要在润滑作用外,承担阻止活塞与汽缸壁间压缩气体串气的密封作用,还要有不和压缩气体发生作用的化学安定性。
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年在加拿大蒙特利尔召开的联合国会议上,签署了著名的《关于消耗层物质的蒙特利尔议定书》,年我国加入了修正后的蒙特利尔议定书。根据该议定书规定,发达国家从年1月1日起全面禁止使用氟利昂(CFCs)制冷剂,到年全面禁止使用氢氟氯烃(HCFCs)制冷剂,如R22。
《京都议定书》控制的六大类温室气体:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)。目前国际上正在普遍采用的无臭氧破坏作用的替代制冷剂HFCs,包括目前常用的Ra,RA,RC,RA等,属于《京都议定书》所列明的应实施减排的六大类温室气体之一。制冷剂替代无疑对制冷压缩机及配套材料产生深远影响,同时对适应市场上新型冷媒的冷冻机油产生促进作用。
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不同类型的冷冻机油
冷冻机油的发展与制冷剂密不可分,由于环境法规的限制,导致了新兴制冷剂不断涌现,推动了合成冷冻机油的发展。
各种类型“冷媒”气相-液相的转化特性显然是影响制冷行业发展的关键因素。“温度、压力、热容”三原则是制冷设计的基本要求。冷冻机油参与制冷循环,“化学稳定性”+“润滑性”+“相溶性”的特殊要求是产品技术发展的推动力。
环烷基矿物油最适合适用于制冷系统中。环烷基矿物油的特征是在低温下与HCFCs(如R22)有相对较低的互溶性。环烷基本身具有相对于石蜡基更好的清洗效果。
烷基苯其特征是即使在较低的温度下,其与HCFCs也具有较高的互溶性。在氨系活塞压缩机中,相对于矿物油,烷基苯的热稳定性能更好。
聚α烯烃是高热化学稳定性的合成油。因此,该油品更适用于高吸气温度的压缩机(如热泵)。聚α烯烃也适用于氨系统,低倾点油品适用于低蒸发温度环境。高闪点的聚α烯烃导致低的油品携带速率。
聚酯油与新型不含氯HFCs(如Ra,RA,R等)是互溶的。因此,聚酯油是可以用于HFCs的润滑油。聚酯油的闪点较高使得其在油分离器中分离效果较好,并且油品被携带进入制冷循环的速率合适。
聚醚油与HC烃类制冷剂的抗稀释性能优秀。
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典型行业应用
冰箱制造:酯类油(POE)因良好的电绝缘性等性能优势,在冰箱行业具有很好的适应性。从节能的角度出发,压缩机厂商未来倾向于使用更低粘度的冷冻机油产品。
家用空调器制造:使用的HFCs制冷剂主要为Ra,所对应使用的冷冻机油为合成酯POE和聚乙烯醚(PVE)。不使用聚醚的原因同样是要求冷冻机油有良好的电绝缘性,而聚醚在这方面明显不足。
目前,Ra制冷剂冷冻机油尚不能满足与R32的相溶性要求。聚乙烯醚PVE(日本出光)、复合多元醇酯(美国CPI)将成为R32制冷剂的配套用油。
汽车空调制造:由于目前在用的Ra制冷剂具有较大温室效应,淘汰已难以避免。替代制冷剂HFO-yf尽管与Ra的性质接近,但配套的润滑油还需解决两个重要问题-----相溶性和化学稳定性。目前聚醚多元醇酯合成油,有望满足上述两个方面的要求。
二氧化碳制冷剂(CO2):欧洲已从年开始着手研究二氧化碳制冷剂用于汽车空调,随后美国和日本等国也对其展开了研究和开发。年末,二氧化碳汽车空调已在燃料电池车上广泛安装使用。CO2制冷为跨临界系统,压力超过12MPa,对润滑油性能提出更高要求。单封头聚醚被证明在CO2的高压和高温环境下不稳定,因此双端封头型聚醚技术被认为是最适合作为二氧化碳冷冻机油。
工业制冷机组:酯类冷冻机油产品主要适用于Ra、RA、RC、RA、R、R23、RA、RB等HFC型冷媒,配套的润滑油性能追求四个重要指标-----黏温性能、低温流动性、冷媒相溶性和化学稳定性。目前复合多元醇酯合成油是最佳选择。
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