淺析冷水機組之冷凍機油的監測和注意事項

胡毅威

淺析冷水機組之冷凍機油的監測和注意事項

胡毅威

（湖北國際物流機場有限公司 鄂州 436001）

隨著離心式冷水制冷機組在各建筑群中央空調的廣泛認可與應用，維護保養不當帶來的各種問題也日益突出，本以采用定頻油泵型的離心式冷水制冷機組為例，著重介紹了如何通過對冷凍機油的監測和注意事項的分析與判斷來為機組提供“預防性保養”，為保障機組安全、高效、節能的運行提供了更多參考依據。

離心式冷水制冷機組；維護保養；冷凍機油

0 引言

隨著大型離心式冷水制冷機組在國內的認可度提升，其單機制冷量大、能效比高、故障率低、操作簡捷等優于其他制冷機型的特點贏得到了廣大業主的青睞，其普遍被應用于各類建筑群中央空調之中；盡管該機型有如此的優點，但卻頻頻因主管人員對機組操作與維護的忽視，導致各類故障的發生，致使機組制冷效率下降甚至損壞機組，使得維護成本增加，影響業主正常使用。只有科學、合理的維護保養才能保障機組安全、高效、節能的運行；其中機組的油路系統又關系到離心式冷水制冷機組最為關鍵的“心臟”部位——壓縮機（壓縮機葉輪及軸承），由此油路系統的監測和維護又顯得格外重要。下面以采用定頻油泵型的離心式冷水制冷機組為例，淺析其冷凍機油的監測和注意事項。

1 離心式冷水制冷機組的維護和保養

商用離心式冷水制冷機組達到一個制冷運行年后，或累計工作時間達到3000小時（按我國氣候地理條件而定），就應對該機組進行維護和保養工作。為了確保機組安全、節能、高效的運行，以及延長該機組使用周期壽命，對機組進行必要的維護和保養工作，是必不可少的一個環節。我們通常的做法是，當機組在運行過程中所出現的各種偏離正常運行狀態的故障和問題發生時，故障保護機之后，再對應機組所報故障點進行檢修，嚴格地說，這應屬于“被動”的維護和保養。反觀之，我們更應變“被動”為“主動”，就是重視對機組運行過程中的日常巡視、定期檢查、保養和維護，即：預防性的維護和保養。對應這種預防性的維護保養，必須根據機組系統結構特征（滿液式或降膜式蒸發器、是否有電動熱氣旁通輔助裝置等）和所處運行環境（機組安裝地氣候條件，機房清潔度等）及運行要求（冷凍水介質種類及冷凍水出水水溫要求等），針對性的制定機組年、月、周、日的巡檢、維護、保養計劃或規程（詳見表1）才能杜絕較大故障的發生。

表1 離心式（正壓）冷水制冷機組保養表

2 冷凍機油的維護和保養

任何制冷設備的日常性保養工作，其首要的一條就是嚴格要求冷凍機油的質量，隨時監測冷凍機油的運行情況，離心機組也不例外。由于離心機組運轉速度大大超過螺桿機組、活塞機組，因此，對冷凍機油的要求也特別高，下面就單獨談一談冷凍機油的維護和保養。

2.1 嚴格監視油槽油位

當機組處于正常運行工況時，油槽的油位必須處于油室油位視鏡中央（如為上下兩個圓視鏡時，油位必須在上圓視鏡中二分之一處）。對于定期檢修保養的機組更換冷凍機油時，從油槽底端角閥排出油時，一定要關閉油加熱器電源，防止油槽無油“干燒”從而使油加熱器損壞，同時注意再次加注冷凍機油時，必須使用同一型號冷凍機油，且加注量與排出量要基本相同（開機運行時注意觀察油位是否達標），要注意的是，待加注油位浸沒油加熱器管后需啟動油加熱器電源，以防止制冷劑與冷凍油混合。油位過高可能會使壓縮機小齒輪（高速齒輪）浸于油中，運行時使得油在系統中四處飛濺，油溫急劇上升，油壓波動劇烈，從而導致壓縮機軸承溫度過高無法正常工作而故障停機，更甚著損壞壓縮機軸承及葉輪。若油槽油位過低，則油系統中循環油量不足，油泵失油，供油壓力過低且油壓壓力不穩，壓力波動過大，壓縮機軸承油膜被破壞無法建立，導致故障停機甚至壓縮機損壞。值得注意的是機組啟動中油視鏡油位與機組運行約3～4小時后油視鏡油位的可能區別。機組啟動過程中，即使油槽油溫一直維持在50℃左右，系統中可能任溶有大量未回到油槽的油，油槽中也溶有少量的制冷劑；機組啟動中油槽油室負壓區未完全建立，潤滑油系統尚未完全正常工作，仍然不能較大限度地從系統中回油和排出油槽油室油中混合的制冷劑。因此，當機組運行時，油槽油室上部可能會產生大量的泡沫與油霧，但隨著溶入油中的制冷劑因油溫升高不斷地汽化、揮發、逸出，它將會通過壓縮機頂部的進氣平衡管與進氣室相通進入壓縮機吸氣流道。當機組運行約3～4小時后，油槽油位會趨于平衡在某一油位上。

這時，機組運行中的油中制冷劑含量降至較低值，約占18％左右。停機時，油中的制冷劑含量約占38％左右。

機組運行過程中，若發現油槽油位已達到至最低標準線以下時，應在油泵和機組不停機的情況下，立即使用手動油泵（或外置電動油泵）通過油槽底部的加油角閥向油槽內加注相同型號且合格的冷凍機油。若油槽油位一直有逐步下降趨勢未見回油情況好轉，則應立即停機具體分析，檢查缺油的原因。

2.2 嚴格監視供油壓力

壓縮機的供油壓力（控制中心顯示屏讀數，為表壓），其正常狀況應該包括：

（1）可調節性（即通過對供油調節閥的調整，油壓與之成線性對應關系）。

（2）油壓（控制中心顯示屏讀數）在運行過程中無較大波動（啟動過程中油壓會偏大）。

（3）油壓不能呈持速下降趨勢（當進口導葉開啟度加大，即對機組加載時，油壓讀數會有一定的下降趨勢，但這種油壓的下降趨勢在導葉開啟度穩定后，會立即恢復正常。）

調整預旋轉導流葉片開啟度大小，其與供油壓力之間也存在一定的實際關系。通過機組現場運行實測可以發現，當機組啟動后，壓縮機預旋轉導流葉片開啟度由0%開至60％時，供油壓差下降約0.7bar～0.8bar（表壓）（此數據僅供參考）。預旋轉導流葉片由關閉逐漸開啟這一動態過程，造成供油壓力產生一定的壓降，這一事實告訴我們，當機組正常啟動后、導流葉片開啟前，油泵運行的總供油壓力值中應該考慮這一油壓壓降值。綜上所述，油泵的總供油壓力（壓差）一般應調至約4bar～5bar（表壓）范圍之內。

2.3 嚴格監視油槽油溫和壓縮機各軸承溫度

運行實際數據表明，油槽油溫、油槽上部空間壓力與制冷劑在油中的溶解量比例，在有電加熱器情況下關系（見表2）。

表2 油槽上部空間壓力、油槽溫度、制冷劑含量與油加熱器狀態的關系

嚴格控制油槽油溫的主要作用有：

（1）保持油質一定的粘度，以確保壓縮機前后軸承的潤滑和形成油膜（對開啟式機組而言，也可以確保軸封油膜的質量）；

（2）保證混入油中的制冷劑具有一定的溶解飽和度和盡可能大的揮發度。

油槽油溫應控制在45～65℃之間為宜，并與壓縮機各軸承溫度相參照對比;機組正常待機時油溫應該保持在比冷凝飽和溫度高27.8℃的目標值范圍，如果油溫低于22℃，機組則無法正常開機。在機組實際運行中表明，油槽油溫與最高壓縮機軸承溫度的溫差一般在2℃～3℃之間。各壓縮機軸承溫度要高于油槽油溫。機組正常運行中，冷凍機油將軸承發熱量帶回油槽，故而油槽油溫與軸承溫度成相應的線性關系。若個別軸承溫度（一般是主軸承上的主推力軸承溫度）急劇上升，雖未達到報警停車值（≤82.2℃），但與油槽油溫之差值已大于2℃～3℃范圍，則應檢查油冷卻器的冷卻水水流量（水冷降溫式）或油冷膨脹閥（制冷劑降溫式）開啟度，是否影響了軸承溫度、油槽油溫的降低。若軸承溫度、油槽油溫之差值仍然遠遠超出（或小于）2℃～3℃時，應具體分析，是否有停機檢查的必要，如檢查壓縮機內油路是否暢通，并應及時更換冷凍油、油過濾器，避免擴大故障，減少經濟損失。

2.4 嚴格控制冷凍機油的質量和油路系統的維護

從油的顏色來看，顏色由微黃透明變為紅褐色且透明度變暗，這是由于油中懸浮著有機酸、聚合物、酯和金屬鹽等腐蝕產物的原因。如果這樣，則冷凍機油的表面張力下降，腐蝕性增加，油質變壞，應必須更換新油。

如何進行定量的判斷，將冷凍機油的分析試驗數據作為基礎來判斷油的變質條件就顯的尤為重要了（見表3）。

表3 冷凍機油變質的判斷標準

由于水分和酸均沉淀于油槽底部，故對冷凍機油應從底部加注（維修）角閥處取樣。根據油的使用時間和油質的實際周期，一般是對推薦每個制冷運行年結束后全部更新一次冷凍機油。此時，（若條件允許）應該用新油將殘存于機內的舊油全部洗凈（或用氮氣吹盡）。型號及成分不同的冷凍機油，絕對不允許混合使用。混合后會使混合后的油產生化學反應和變質速度，更甚著損壞壓縮機軸承。更不允許更改冷凍機油型號使用。

對冷凍機油，油路系統的維護管理歸納起來要注意以下幾點：

（1）正常情況下，冷凍機油在每一個制冷運行年應全部更換一次。同時在有條件的情況下應注意油槽的清潔度，換油時，徹底清除沉積的污渣和鐵銹等臟物，不得留下纖維殘物及空氣。

（2）必須按廠商推薦油質標準的冷凍機油。切忌混用和換用其它型號冷凍機油代替使用。

（3）機組每次年度首次啟動時，必須先手動啟動油泵并檢查油壓參數及油系統是否處于正常狀態，參數正常后方可再聯鎖啟動機組（對開啟式機組而言，還可預潤滑軸封，防止損壞軸封油膜）。

（4）根據油過濾器前后的壓力（油壓差）值，來判斷油過濾器內部堵塞程度，應隨時更換干凈的油過濾器。對新機組而言，更要注意油壓差值，一旦超過壓差值，立即更換（一般而言，更換冷凍機油就應同時更換油過濾器芯）。

（5）隨時檢查監測傳感器等元件，如果損壞或讀數不穩定或偏差較大時，則不許啟動機組，待檢查維修相關部件確保證供油壓力顯示正確后，方可啟動機組。

（6）油槽內油加熱器使用注意事項：

機組啟動過程中和停機時，必須接通；

機組換季停機時，油槽中油加熱器必須采用不間斷電源供電加熱；

任何情況下，必須保證油槽油溫保持在45℃～65℃范圍區間內，過高過低都應立即停機及時檢查原因。

（7）防止和消除油槽內泡末現象的方法：

選用空調機組廠商或空調機組廠商認可的冷凍機油；

區別機組啟動時正常起泡的不同。激烈起泡時，油中混有大量制冷劑，油壓下降或無法穩定，應將機組限流在70％，運行30分鐘以上，待回油正常后使機組油壓逐步運行正常。

3 結論

誠然，解決了油路系統的相關問題，并不等于空調機組其它的保養工作就可忽視，在表1中所列事項的日常維護保養的工作也同樣非常重要。定期標準的保養工作，不僅能使機組在最佳運行狀態下運行，從而最大限度的節省運行電耗、降低零件的損耗率、減少大額配件的更換費用；而且還能延長機組使用壽命、降低機組折舊費、降低機組故障率、保障業主的正常辦公、營業、生產等，因此，做好預防性保養工作，才能真正做到防患于未然，真正體現出“預防性保養=節省投資”的優越性。

本文結合“預防性保養”這一科學理念，針對離心式冷水制冷機組維護保養問題中的冷凍機油這一大項，通過對油槽油位、供油壓力、油槽油溫、油品質量等四大方面做出了一定的分析與介紹，為離心式冷水制冷機組的維護保養提供了更好的參考依據。

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A Brief Analysis on the Monitoring and Matters Needing Attention of Refrigeration Oil for Water Chiller

Hu Yiwei

( Hubei International Logistics Airport Co., Ltd, Ezhou, 436001 )

With the centrifugal chiller were widely used in various buildings central air-conditioning, all sorts of problems resulting from improper maintenance were increasingly prominent. In this paper, in order to adopt the fixed frequency refrigerator oil pump type centrifugal chiller as an example, introduced how to through to the refrigeration oil monitoring and the analysis of the matters needing attention for the chiller to provide “preventive maintenance”, for the protection of the safety, efficiency, energy saving running of the chiller to provide a reference.

Centrifugal Chiller; Maintenance; Refrigerator Oil

1671-6612（2020）06-756-04

TU831.4

B

胡毅威（1990.10-），男，本科，助理工程師，E-mail：yiwei_h@hotmail.com

2020-03-12