制冷系統回油效率研究

郭建民 張紅梅

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前常規的制冷系統中壓縮機均為機械元器件，其在運行過程中必須通過潤滑油進行潤滑才能保證壓縮機運行過程中的可靠性[2]，壓縮機運行頻率越高，則需求的潤滑油量越高。然而壓縮機在運行過程中會將一部分潤滑油排出到制冷系統中[2]，在不同的壓縮機頻率、不同的制冷劑狀態以及不同的制冷系統配置情況等條件下制冷系統中的潤滑油循環率也會不一致。因此需要對于制冷系統中的潤滑油回油率進行測定，才能了解不同條件下制冷系統中的潤滑油回油效率[3]，以便更好的對壓縮機進行適配。但是目前，對于制冷系統中潤滑油回油效率測試方法與分析的研究較為欠缺。因此，本研究提供了一種可行的潤滑油回油效率測試方法，并經過實驗驗證分析確認了制冷系統中不同壓縮機頻率及不同內機過熱度對于潤滑油回油效率的影響程度。

1 測試原理介紹

如圖1所示為本次實驗測試的原理圖，在制冷系統啟動運行穩定之后打開捕油裝置，對正常運行過程中的潤滑油進行收集，之后通過排油閥排放出收集到的潤滑油，靜置待潤滑油中的制冷劑充分揮發后進行稱重，獲得重量=g1。通過加油裝置補充定量的潤滑油=g2+g1，在制冷系統運行穩定后打開捕油裝置執行回油控制程序，通過捕油裝置進行收集，之后將捕油裝置中收集的潤滑油通過排油閥排放出收集到的潤滑油，靜置待潤滑油中的制冷劑充分揮發后進行稱重，重量=g3。所以最終的測試的制冷系統回油效率=100 %*(g3-g1)/g2[3]。

圖1 測試原理圖

2 實驗使用儀器（見表1）

表1 實驗使用儀器

3 關鍵參數（見表2）

表2 關鍵參數

4 具體操作步驟

1）測試工況設置為室外環境溫度35/24 ℃，室內環境溫度27/19 ℃，測試時穩定制冷系統蒸發壓力及冷凝壓力；

2）去除管路、內機原本的潤滑油：在制冷系統運行穩定之后，打開捕油裝置中的球閥2、球閥3，關閉球閥1，此時捕油裝置即接入制冷系統主循環流路中。控制制冷系統執行回油運行模式運行一段時間，直到捕油裝置中的液位不再上升，收集到內外機連接管路以及內機管路中的潤滑油。此步驟完成后球閥2、球閥3關閉，打開球閥1，制冷系統正常運行。同時將制冷系統中捕獲的潤滑油從捕油裝置的排油閥中放出，靜置待潤滑油中的制冷劑揮發后進行稱重；

3）向加油裝置中加入定量潤滑油（FV68H）：通過潤滑油泵將定量的潤滑油加入油罐中，加油完成后關閉油罐上部左側閥門，打開油罐上部右側閥門及底部排油閥門，通過制冷系統冷凝測高壓壓力加壓將潤滑油加到制冷制冷系統外機的小閥門后；

備注：定量潤滑油是根據實際裝機情況結合工程情況可能的最多潤滑油量，詳見測試要求及方案中潤滑油追加量計算。

4）以上步驟3）完成后，重復步驟4），制冷系統執行回油運行。記錄制冷系統回油運行時間，捕油裝置將收集到加油裝置中加入的潤滑油（FV68H），再將收集的潤滑油從排油閥放出，靜置待制冷劑揮發完后進行稱重；

5）測試室外機制冷系統在回油模式下的排油量。步驟4）稱重后，多出的潤滑油加回至制冷系統中（例如，加入2 kg潤滑油，出來2.6 kg，則將多余的0.6 kg加入制冷系統中。因為制冷系統油量會影響排油率），運行步驟4）相同時間的回油模式，收集捕油裝置中的潤滑油，靜置待制冷劑揮發完后進行稱重。

5）回油效率=100%*(g3-g1)/g2。

5 測試要求和方案

1）室外工況35/24 ℃，室內工況27/19 ℃，測試內機過熱度＞1 ℃時壓縮機對應轉速下的回油量；

2）在1）條件下，改變內機過熱度，使其過熱度≤1℃，對比制冷系統回油效率的變化情況；

3）內機過熱度=蒸發器出管溫度-蒸發器進管溫度；

4）潤滑油追加量計算：

加入定量潤滑油，此次測試按照6臺內機搭配測試，100 m長連管，長連管至室內機分別為5 m，主氣管設置4個存油彎。

理論計算的潤滑油量=配管存油量+內機存油量+存油彎存油量=2.258 L；

FV68H密度=0.937 kg/L，潤滑油質量=2.115 kg。

計算過程：

①配管存油為0.00177 L，計算過程如表3。

表3 管道存油計算

②內機存油量為0.000598 L，計算過程如表4

表4 內機存油計算

③存油彎油量為2.256 L，計算過程如表5。

表5 存油彎存油計算

6 數據分析

本次實驗分別測試了壓縮機在60 Hz、90 Hz、120 Hz運行時不同內機過熱度條件下的回油效率，最終實驗結果數據如表6。

表6 實驗結果

分析：

1）從本次測試數據對比可以看出，在制冷系統運轉過程中，壓縮機運行頻率有差異時，制冷系統中的循環油量也不同，在壓縮機高頻運行時，隨制冷劑排出到制冷系統中的潤滑油含量明顯升高，所以在制冷系統中的循環油量也就越多，即油循環質量流量越高；

2）制冷系統運轉過程中內機的過熱度對于回油效率影響非常明顯，即使壓縮機頻率再高，如果出現內機過熱度如很大的情況時，在捕油裝置中很難收集到潤滑油，而內機過熱度≤1 ℃時，潤滑油在10 min內將全部回到捕油裝置。這個現象和潤滑油特性相關，說明在內機過熱度不足的情況下潤滑油是非常易溶解在制冷劑中；

3）在內機過熱度＞1 ℃的情況下，制冷系統中的回油效率下降非常明顯。在壓縮機高頻時回油效率下降要遠高于壓縮機低頻運行時回油效率，因此在正常運行過程中非常有必要考慮不同頻率下運行時制冷系統的回油控制時間。

7 結論

1）制冷系統的回油效率和壓縮機運行頻率有關，實際壓縮機運行頻率越高，則制冷系統中循環的潤滑油質量流量則越高，即制冷系統中可回收的潤滑油就越多。但是回油實際控制過程中也不能一味提高運行頻率進行回油運行，否則可能會導致壓縮機輸出過高導致負載過大，此時可能會影響制冷系統運行穩定性，最終導致在回油運行過程中壓縮機出現過載保護問題。所以壓縮機的回油頻率應該綜合考慮制冷系統所處的運行狀態及時調整輸出，以避免回油中斷的情況出現影響回油效率的問題。

2）內機的過熱度的控制對于回油效率影響非常明顯?；跐櫥鸵兹芙庥谝簯B制冷劑的特性，在制冷系統回油運行過程中，應該控制內機適當回液，即控制蒸發側換熱不良，這樣在較低頻率運行時制冷系統內的潤滑油也能有效的通過執行回油控制方式返回到壓縮機中。