KHP4068合成冷凍機油在典型工業螺桿式制冷壓縮機上的應用

王鵬，李雁秋，張宜濤

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發中心，新疆 克拉瑪依 834003;2.中國石油潤滑油重點實驗室，新疆 克拉瑪依 834003)

0 引言

螺桿式壓縮機可分為無油式和噴油式兩種，上世紀60年代出現了氣缸內噴油的螺桿式制冷壓縮機。噴油螺桿式制冷壓縮機又分為單螺桿壓縮機和雙螺桿壓縮機。其中雙螺桿壓縮機是利用置于機體內的兩個具有螺旋狀齒槽的螺桿相嚙合旋轉及其與機體內壁和吸、排氣端座內壁的配合，造成齒間容積的變化，從而完成氣體的吸入、壓縮及排出過程[1]。近年來，隨著齒形和其他結構的不斷改進，螺桿式制冷壓縮機性能又有了很大提高。再加上螺桿式壓縮機無余隙容積，效率高，無吸、排氣閥裝置等易損件維修方便等原因，噴油式螺桿壓縮機已是制冷壓縮機中主要機種之一，得到了廣泛的應用[2]。

約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機組是國內某重點有機硅化工生產企業的重點核心設備，見圖1，制冷機組使用的冷凍機油為美國公司廠家專用的68 號多元醇酯(POE)冷凍機油[3]。

約克RWB1080E設備參數為制冷量2232 kW，額定功率1900 kW，制冷劑采用R134A，制造商為約克(無錫)空調冷凍設備有限公司[4]。中國石油潤滑油公司開展了KHP4068合成冷凍機油在 “約克RWB型”冷凍機組上的應用工作。通過潤滑油性能參數對比和持續近3 年的實際使用，結果表明，KHP4068合成冷凍機油與進口品牌潤滑油性能相當，可以滿足螺桿式壓縮機冷凍設備的使用需求。

1 KHP4068合成冷凍機油的特點及數據分析

多元醇酯型冷凍機油，特別適用于HFCs制冷劑，如R-134A、R-507、R-404和新型混合制冷劑[5]。KHP4068合成油采用特殊的復合添加劑，用于抗氧化、防腐、消泡和抗磨。合成油具有極低的傾點，使其特別適合低溫制冷應用，具有高熱穩定性的特點，對減少設備故障和延長使用周期極為有效[6]。KHP4068合成冷凍機油的性能與約克公司的68 號POE冷凍機油的數據對比見表1、圖2。

表1 Frick 13(68 號POE冷凍機油)與KHP 4068的冷凍機油表觀理化數據對比

圖2 油品冷媒互溶性對比

進行制冷劑共存條件下環塊磨損試驗[8]，試驗條件：制冷劑R134A，試驗溫度80 ℃，制冷劑壓力500 kPa，試件轉速300 r/min，試驗負荷2225 N，注油量為120 mL[9]。環塊磨損性能測試儀的結構見圖3，試驗結果見表2。

圖3 潤滑油與制冷劑混合狀態下抗磨損性能測試裝置結構

表2 潤滑油與制冷劑混合狀態下抗磨性能試驗

2 在約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機組上的應用情況

RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機組油品使用試驗自2017 年3 月開始，設備調試期間共運行7 d，設備調試參數見表3，工作正常。此后交付用戶使用。設備調試運行期間由于受到系統內殘留油品的影響，性能略有變化。

表3 設備調試運行工況參數

KHP4068冷凍機油的使用性能檢測數據見表4。

表4 昆侖KHP4068調試運行過程的質量跟蹤監測(5W-3811A)

2020 年3月約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機組進入檢修安排，對運行油品進行測試，測試結果見表5。

表5 KHP4068運行油品測試分析評價結果

表5(續)

目前對潤滑油脂抗氧化性能的測試方法主要有：(1)高效液相色譜和氣相色譜法；(2)凝膠滲透色譜法；(3)熱分析(TGA、DSC、DTA)；(4)紅外光譜(IR)；(5)核磁共振和核磁共振紅外光譜連用；(6)化學發光技術；(7)電化學技術(包括電氣敏感氣法、伏安法和電導率法)[11]。伏安法(RULER單類抗氧化劑檢測)是基于微電極上電流-電壓-時間三者間的關系。將潤滑劑和抗氧劑溶解在電解質溶液中，然后插入工作、參比和輔助電極。輔助電極的電壓隨時間線性增加，當電極電壓與抗氧劑氧化電勢相等時，抗氧劑發生電化學氧化，導致工作電極上電流的增加，以輔助電極電壓對工作電流做圖，可得到伏安譜峰，峰的電壓值決定于抗氧劑的類型，峰的大小決定于抗氧劑的濃度。典型抗氧劑特征氧化伏安峰見圖4[12]。

圖4 典型抗氧劑特征氧化伏安峰

為了更加準確預測KHP4068油品的剩余使用壽命，采用SH/T 0719-2002潤滑油氧化誘導期測定法(DSC壓力差示掃描量熱法)，ASTM D6971標準方法(線性伏安法)對運行油在不同時間周期進行測定，準確地測量出潤滑油脂中剩余的有效抗氧化劑含量[13]。數據顯示，隨著時間的推進，油品的抗氧化添加劑在逐漸消耗，1年后消耗值為28%，兩年消耗值為52%，3年后消耗值達到86%，推算剩余使用壽命為3～5月[14]，評價結果見表6。

表6 KHP4068運行油品DSC氧化誘導期測試分析評價

3 結論

運行監測數據表明，設備在運行初期的油品性能較裝機新油出現了一定的變化，主要是受到系統內殘留油品的影響，隨著設備調試周期的結束各項指標恢復正常，這表明KHP4068合成冷凍機油與原Frick 13裝機油兼容性良好[15]。

KHP4068合成冷凍機油在約克RWBⅡ1080E型螺桿式鹽水機組上3年的成功應用表明，KHP4068 合成冷凍機油具有與同類型進口冷凍機油相當的使用性能。可以滿足以HFCs 為制冷劑的螺桿式制冷壓縮機的使用要求。