KHP4068合成冷冻机油在典型工业螺杆式制冷压缩机上的应用

2020-12-14王鹏李雁秋张宜涛

润滑油 2020年6期

王鹏，李雁秋，张宜涛

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，新疆克拉玛依 834003;2.中国石油润滑油重点实验室，新疆克拉玛依 834003)

0 引言

螺杆式压缩机可分为无油式和喷油式两种，上世纪60年代出现了气缸内喷油的螺杆式制冷压缩机。喷油螺杆式制冷压缩机又分为单螺杆压缩机和双螺杆压缩机。其中双螺杆压缩机是利用置于机体内的两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合旋转及其与机体内壁和吸、排气端座内壁的配合，造成齿间容积的变化，从而完成气体的吸入、压缩及排出过程[1]。近年来，随着齿形和其他结构的不断改进，螺杆式制冷压缩机性能又有了很大提高。再加上螺杆式压缩机无余隙容积，效率高，无吸、排气阀装置等易损件维修方便等原因，喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一，得到了广泛的应用[2]。

约克RWBⅡ1080E型螺杆式盐水机组是国内某重点有机硅化工生产企业的重点核心设备，见图1，制冷机组使用的冷冻机油为美国公司厂家专用的68 号多元醇酯(POE)冷冻机油[3]。

约克RWB1080E设备参数为制冷量2232 kW，额定功率1900 kW，制冷剂采用R134A，制造商为约克(无锡)空调冷冻设备有限公司[4]。中国石油润滑油公司开展了KHP4068合成冷冻机油在 “约克RWB型”冷冻机组上的应用工作。通过润滑油性能参数对比和持续近3 年的实际使用，结果表明，KHP4068合成冷冻机油与进口品牌润滑油性能相当，可以满足螺杆式压缩机冷冻设备的使用需求。

1 KHP4068合成冷冻机油的特点及数据分析

多元醇酯型冷冻机油，特别适用于HFCs制冷剂，如R-134A、R-507、R-404和新型混合制冷剂[5]。KHP4068合成油采用特殊的复合添加剂，用于抗氧化、防腐、消泡和抗磨。合成油具有极低的倾点，使其特别适合低温制冷应用，具有高热稳定性的特点，对减少设备故障和延长使用周期极为有效[6]。KHP4068合成冷冻机油的性能与约克公司的68 号POE冷冻机油的数据对比见表1、图2。

表1 Frick 13(68 号POE冷冻机油)与KHP 4068的冷冻机油表观理化数据对比

图2 油品冷媒互溶性对比

进行制冷剂共存条件下环块磨损试验[8]，试验条件：制冷剂R134A，试验温度80 ℃，制冷剂压力500 kPa，试件转速300 r/min，试验负荷2225 N，注油量为120 mL[9]。环块磨损性能测试仪的结构见图3，试验结果见表2。

图3 润滑油与制冷剂混合状态下抗磨损性能测试装置结构

表2 润滑油与制冷剂混合状态下抗磨性能试验

2 在约克RWBⅡ1080E型螺杆式盐水机组上的应用情况

RWBⅡ1080E型螺杆式盐水机组油品使用试验自2017 年3 月开始，设备调试期间共运行7 d，设备调试参数见表3，工作正常。此后交付用户使用。设备调试运行期间由于受到系统内残留油品的影响，性能略有变化。

表3 设备调试运行工况参数

KHP4068冷冻机油的使用性能检测数据见表4。

表4 昆仑KHP4068调试运行过程的质量跟踪监测(5W-3811A)

2020 年3月约克RWBⅡ1080E型螺杆式盐水机组进入检修安排，对运行油品进行测试，测试结果见表5。

表5 KHP4068运行油品测试分析评价结果

表5(续)

目前对润滑油脂抗氧化性能的测试方法主要有：(1)高效液相色谱和气相色谱法；(2)凝胶渗透色谱法；(3)热分析(TGA、DSC、DTA)；(4)红外光谱(IR)；(5)核磁共振和核磁共振红外光谱连用；(6)化学发光技术；(7)电化学技术(包括电气敏感气法、伏安法和电导率法)[11]。伏安法(RULER单类抗氧化剂检测)是基于微电极上电流-电压-时间三者间的关系。将润滑剂和抗氧剂溶解在电解质溶液中，然后插入工作、参比和辅助电极。辅助电极的电压随时间线性增加，当电极电压与抗氧剂氧化电势相等时，抗氧剂发生电化学氧化，导致工作电极上电流的增加，以辅助电极电压对工作电流做图，可得到伏安谱峰，峰的电压值决定于抗氧剂的类型，峰的大小决定于抗氧剂的浓度。典型抗氧剂特征氧化伏安峰见图4[12]。

图4 典型抗氧剂特征氧化伏安峰

为了更加准确预测KHP4068油品的剩余使用寿命，采用SH/T 0719-2002润滑油氧化诱导期测定法(DSC压力差示扫描量热法)，ASTM D6971标准方法(线性伏安法)对运行油在不同时间周期进行测定，准确地测量出润滑油脂中剩余的有效抗氧化剂含量[13]。数据显示，随着时间的推进，油品的抗氧化添加剂在逐渐消耗，1年后消耗值为28%，两年消耗值为52%，3年后消耗值达到86%，推算剩余使用寿命为3～5月[14]，评价结果见表6。