油温过热度与压缩机磨损的关系研究

油温过热度与压缩机磨损的关系研究
王耀
【期刊名称】《《家电科技》》
【年(卷),期】2019(000)005
【总页数】2页(P62-63)
【关键词】压缩机; 油温过热度; 粘度; 磨损
【作者】王耀
【作者单位】广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311
【正文语种】中文
压缩机的可靠运行离不开润滑油的有效润滑，当压缩机缺油时很快就会磨损卡死。

除缺油外，压缩机油温过热度过低时，压缩机油位较高，大量冷媒溶解于润滑油里，造成油位上升，同时润滑油被冷媒稀释，油的浓度下降，润滑油的粘度会大幅降低，无法建立有效油膜是导致压缩机曲轴等在压缩机加速寿命试验中出现磨损的主要原因。

目前针对油温过热度的研究，主要在通过单一变量调节油温过热度对系统的影响［1］，也有的针对双级压缩系统闪蒸器系统避免回液回油等问题［2］，但是
对于油温过热度与压缩机磨损具体条件，不同油温过热度对压缩机磨损情况，以及用什么方案来解决压缩机磨损问题没有说明。

所以，有必要对润滑油与冷媒互溶对粘度的影响以及过热度对冷媒溶解比例的影响进行深入分析以及寻找较佳解决方案。

1 冷媒与润滑油互溶
1.1 润滑油与冷媒互溶对粘度的影响
如图1左图为POE油RB68EP与R410A冷媒的混合物分别在纯油无冷媒、含10%、20%、30%、40%比例冷媒时在不同温度下的粘度曲线，可以看到溶解冷
媒后油的粘度大幅降低，且冷媒比例越大，同温度下油的粘度越低（所有冷媒与润滑油均遵循此规律）。

1.2 过热度对冷媒溶解比例的影响
如图1右图是POE油RB68EP与R410A冷媒在不同温度、压力下的溶解曲线，
横轴代表油液混合物中的冷媒比例，纵轴代表冷媒气体的绝对压力和对应的饱和温度，我们在图中做出了蓝、红两条直线，分别代表当油液混合物的温度比饱和蒸汽温度高10℃、20℃的过热状态。

可以看到，当过热度为0度时冷媒比例为100%，10℃时冷媒比例基本在25%以下，20℃时冷媒比例在20%以下。

根据各压缩机厂家的标准，压缩机内冷媒比例必须在65%以下，否则将导致机械部件异常磨损。

也就是说，如果压缩机内部油液混合物的过热度能够控制在10℃以上，则可以保
证不会出现因冷媒稀释润滑油导致的磨损问题，因此这一参数可作为衡量整机设计可靠性的重要依据。

1.3 油温过热度的提出
由于压缩机内部油液混合物中的冷媒比例难以实时测量，而压缩机底部油池温度和吸排气压力可以实时测量，因此我们选取这三个参数来实时换算油液混合物的过热度，简称油温过热度：
高压腔压缩机，油温过热度=底部油池温度-冷凝温度（排气压力对应饱和蒸汽温度）；
低压腔压缩机，油温过热度=底部油池温度-蒸发温度（吸气压力对应饱和蒸汽温度）。

2 实际应用分析
为了验证油温过热度与压缩机磨损之间的关联性，安排对一款使用单转子变频压缩机的整机进行了表1低温制冷各模式的100次开停实验，运行期间压缩机底部过
热度在-2.5到6.8℃之间波动。

试验后解剖压缩机，观察压缩机磨损情况，发现曲轴长轴、短轴、偏心发生严重磨损，磷化层被磨掉露出白底，上法兰内孔和下法兰内孔也发生严重磨损，中间法兰面被滚子端面刮花，滑片侧面磨损。

低温制冷各模式验证方案：室内环境温度21℃、室外环境温度20℃，内风机高风档、低风档，不同频率档位，具体实验方案如表1。

针对上述低温制冷各模式下油温过热度的现状，过热度控制主要通过电子膨胀阀节流开度控制排气过热度，排气过热度直接影响油温过热度，压缩机排气过热度偏低，是压缩机油温过热度不足的主要原因。

所以，提高排气过热度是直接而有效的方法来提高油温过热度。

通过不同频率点控制电子膨胀阀开度，控制排气过热度和压缩机油温过热度见表2。

数据表明，以上调节后油温过热度基本满足在5℃以上的要求。

解剖后，无明显磨损。

说明通过调节排气过热度，可以使油温过热度满足要求。

3 结论
综上所述，根据冷媒与润滑油溶解特性、油温过热度的要求，得出如下有价值的结论：
（1）针对采用POE油RB68EP与R410A压缩机，通过实验研究，获得了低压腔和高压腔压缩机的油温过热度与压缩机磨损程度之间的实验数据；
（2）获得了为了保证空调热泵机组整机实验时防止压缩机磨损的判定条件，即“在各种工况稳定运行时，高压腔压缩机的油温过热度5℃，低压腔压缩机的油温过热度10℃”的结论，为未来空调热泵机组产品标准的丰富与完善提供了技术支撑；
（3）可以通过控制排气过热度及膨胀阀开度达到改善的目标来解决油温过热度不
足的问题，增强压缩机运行可靠性；
表1 低温制冷各模式?
表2 低温制冷各模式内工况/℃ 外工况/℃ 内风机风档压缩机转速/rpm 压机过热度/℃ 排气过热度/℃2120低155.116.2 2120低257.518.3 2120低328.419.1 2120低431020 2120低5312.823.1 2120低6014.825.6 2120高6016.227.4 2120高5313.924.8 2120高4311.421.7 2120高155.816.3
（注：图片由POE油厂商“新日本石油公司”提供）
（4）本文的实验仅在低温制冷工况下进行的，根据图1中POE油RB68EP与
R410A冷媒在不同温度、压力下的溶解曲线和溶解冷媒后油的粘度曲线，可以看出为避免压缩机磨损，机组各工况势必要满足高压腔压缩机的油温过热度5℃，低压腔压缩机的油温过热度10℃的要求。

通过分析得出本文的结论可以推广到其他工况下。

参考文献
【相关文献】
[1] 刘丽君，林海佳. 变频空调压缩机油温过热度控制的实验研究.第十二届全国电冰箱（柜）空调器及压缩机学术交流大会论文集.
[2] 王春. 两级压缩热泵空调器的回油性能实验研究. 第十一届全国电冰箱（柜）空调器及压缩机学术交流大会论文集.。