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

  冷凍機油的工作路徑

  冷凍機油是制冷壓縮機的專用潤滑油，和一般潤滑油一樣，在制冷壓縮機中起潤滑、密封、防銹和帶走熱量的作用。冷凍機油在壓縮機內分3路循環(huán)，分別對軸承、壓縮機主體和控制系統(tǒng)進行潤滑后回到曲軸箱內，與制冷劑相混合。由壓縮機排出的制冷劑-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。少量分不出的油則與制冷劑一起進入制冷劑管線。

  由于冷凍機油是在制冷劑的特殊環(huán)境下工作，因此具有下屬特性：

  1. 冷凍機油與制冷劑在制冷壓縮系統(tǒng)內直接接觸

  2. 有少量冷凍機油被攜入制冷劑管線參與冷凍循環(huán)

  3. 在全封閉壓縮機中，冷凍機油與電機的線圈及密封件等有機材料密切接觸

  4. 冷凍機油處于壓縮機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

  冷凍機油的性能要求

  以下分別對這些特性予以說明。

  1. 粘度和粘度溫度特性

  粘度是指油品的粘稠程度，是冷凍機油的重要特性之一。也是冷凍機油分類的基礎之一。冷凍機油常用的粘度為運動粘度。

  適宜的冷凍機油是確保制冷壓縮機處于流體動力潤滑狀態(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，會導致冷凍機系統(tǒng)部件的機械磨損以及拉缸、抱軸等機械故障，同時也會影響系統(tǒng)的密封性。粘度過高，會造成壓縮機的動力消耗過大。因此，不同的制冷設備，使用不同粘度級別的油。一般情況下，冷凍偏向于使用低粘度冷凍機油，空調偏向于使用高粘度冷凍機油。

  此外，由于冷凍機油在制冷循環(huán)系統(tǒng)中的使用溫度很寬，在某些壓縮機的氣缸內有時可接觸150℃的高溫，而在蒸發(fā)系統(tǒng)內則可能接觸-40℃或更低的溫度，所以要求油的粘度隨溫度的變化要小，以保證冷凍機油在各種不同溫度下都具有良好的潤滑性和流動性。表2為幾種冷凍機油的粘度和粘度溫度特性(粘度指數(shù))。

  2. 熱化學安定性

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

  冷凍機油的化學安定性一般用密封管試驗(Seal Tube Test)和菲利浦試驗(DIN 51593)來評價。

  冷凍機油與制冷劑及氨的化學反應性很小，但是系統(tǒng)中的氨易與油中的酸性物質發(fā)生反應生成酸的銨鹽、酰胺、油泥等沉淀物。

  3. 熱穩(wěn)定性

  冷凍機油在制冷壓縮機內會遇到很高的溫度，特別是在壓縮機閥片的排氣口附近，溫度有時高達160℃。熱穩(wěn)定性差的油會在此處發(fā)生分解產(chǎn)生積炭及其他分解物，從而阻礙閥片的運動并使制冷效果降低。

  冷凍機油的熱穩(wěn)定性與油的類型、裝置的結構等因素有關。一般來說，石蠟基和烷基苯冷凍機油的熱穩(wěn)定性高，環(huán)烷基冷凍機油的熱穩(wěn)定性較差。表3所示的是冷凍機油的類型和熱穩(wěn)定性的關系。

  積炭的產(chǎn)生還與油品的閃點和揮發(fā)性有關。揮發(fā)性高、閃點低的油易在高溫閥片處揮發(fā)、變粘而生成積炭。一般來說，冷凍機油的閃點應比制冷壓縮機的最高排氣溫度高20-30℃左右。

  4. 低溫性能

  不同的制冷劑在冷凍機油中有著不同的溶解特性。

  表4顯示了各種制冷劑與冷凍機油的互溶性關系。

  由于不同制冷劑與油的溶解性不同，在制冷循環(huán)系統(tǒng)的低溫區(qū)發(fā)生的情形不同，因此對冷凍機油低溫性能的要求就會隨著冷凍機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)器出口到壓縮機的入口，很容易發(fā)生因油的低溫流動性差而發(fā)生的一系列的問題。特別是對含有難以在冷凍機油中溶解的R502、R503、R13和氨的制冷系統(tǒng)來說，如果油的凝點過高，當其隨制冷劑進入制冷系統(tǒng)后，就會在蒸發(fā)器盤管等低溫部位滯留或凝固，嚴重時甚至會堵塞管道使設備不能正常運轉。因此，品質優(yōu)良的冷凍機油要有較低的凝點和良好的低溫流動性。一般用凝點、傾點和U型管流動性來評價和衡量冷凍機油的低溫流動性。

  (2)溶解性——與油部分溶解的制冷劑

  與油只能部分相溶的氟里昂制冷劑會隨著系統(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，此時如啟動壓縮機，因底部制冷劑層的粘度過小，將造成滑動部件燒結或機體的異常振動。另外，由于油與制冷劑相分離，還會在蒸發(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，以保證制冷壓縮機的正常運轉。

  油與制冷劑的相溶性受制冷劑的類型和冷凍機油的組分、結構及粘度的影響。一般來說，烷基苯型合成油與制冷劑的相溶性最好，環(huán)烷基油次之，石蠟基冷凍機油的相溶性最差。

  (3)絮凝點

  表4中的R12、R11等氟里昂制冷劑與冷凍機油是完全溶解的，降低溫度也不會發(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，常在溫度到達冷凍機油的傾點以前從油-制冷劑的均一溶液中絮凝出來，造成毛細管和膨脹閥堵塞，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。表5為不同類型的冷凍機油的低溫特性。

  能適應各種制冷劑的、性能優(yōu)良的冷凍機油必須兼?zhèn)渖鲜?種特性，即既要有優(yōu)良的低溫流動性，又要有較低的絮凝點以及與各種制冷劑有較好的相溶性。

  5. 潤滑性

  相對來講，制冷壓縮機對冷凍機油潤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滑條件下起到了極壓添加劑的作用。但是今年來隨著壓縮機的小型化、輕量化、高速和旋轉化，對冷凍機油油品的潤滑性能提出了越來越高的要求。Falex極壓負荷從1335-1880N(300-400 lb)提高到3115N(700 lb)，幾乎增加了1倍。只有加入潤滑添加劑才能使冷凍機油的潤滑性能有明顯的改進及滿足上述苛刻的要求。