通常壓縮機采用石蠟基、環烷基礦物油作(zuò)潤滑劑。近年來(lái)壓縮機在材料和設計方面得到很大發展，對潤滑材料提供了(le)日益苛刻的要求。由于礦物油與烴氣接觸時(shí) 互溶造成粘度損失；化(huà)工原料氣将礦物油攜帶入加工過程中引起催化(huà)劑中毒；礦物油在壓縮機内易形成積炭等， 礦物油已不能(néng)适應條件更苛刻的壓縮機應用。合成潤 滑油的性能(néng)明顯優于礦物油，如(rú)高粘度指數、低(dī)傾點、防止烴稀釋、低(dī)揮發性、好(hǎo)的熱安定性、水解安定性、抗乳化(huà)性、化(huà)學穩定性及與橡膠和金(jīn)屬的相容性。合成潤滑油的選擇範圍寬，所以必須考察各種不同的合成油的特點，為(wèi)改進的壓縮機正 确選擇合适的潤滑劑。
一(yī)、壓縮機的類型及其潤滑要求
壓縮機按壓縮氣體(tǐ)方式的不同，分(fēn)為(wèi)容積式和速度式兩大類。容積式壓縮機是依賴氣缸内作(zuò)往複運動的活塞或作(zuò)旋轉運動的轉子(zǐ)來(lái)改變氣體(tǐ)容積，從而壓縮氣體(tǐ)，提高壓力。速度式壓縮機則是借助于高速旋轉葉輪的作(zuò)用，使氣體(tǐ)得到很高的速度，然後又在擴壓器(qì)中急劇(jù)降速，使氣體(tǐ)的動能(néng)變為(wèi)位能(néng)，即壓力能(néng)。兩種壓縮機 按其結構和壓縮氣體(tǐ)方式的不同，可分(fēn)為(wèi)以下(xià)幾種型式：
壓縮機棗容積式棗往複式棗活塞式、膜片式、回轉式棗葉片式、螺杆式、液環式、轉子(zǐ)式、速度式棗離心式、軸流式。此外，按壓縮介質和用途不同，壓縮機又可分(fēn)為(wèi)動力用壓縮機和工藝用壓縮機兩種。前者壓縮介質為(wèi)空氣，主要用于驅動氣動機械、工具和物料輸送；後者壓縮介質為(wèi)所有氣體(tǐ)，用于工藝流程中氣體(tǐ)的壓縮和輸送。
目前廣泛應用的各種氣體(tǐ)壓縮機有離心式、活塞式、葉片式、螺杆式等幾種，由于潤滑條件相對苛刻，需要使用合成油，一(yī)些(xiē)以特殊氣體(tǐ)為(wèi)介質的壓縮機也(yě)需要使用具有特殊性能(néng)的合成油。
二、合成油的類型及其性能(néng)
酯類油(雙酯和多元醇酯)、聚?烯烴(PAO)、聚烷撐二醇(PAG)和氟化(huà)矽油能(néng)滿足大多數氣體(tǐ)壓縮機的應用要求，是目前氣體(tǐ)壓縮機使用最廣泛的合成潤滑劑。新(xīn)近發現(xiàn)加氫裂解飽和烴是壓縮機可接受的潤滑劑。合成油具有獨特的物理(lǐ)性能(néng)，在溫度極限、粘溫特性和揮發性方面明顯優于礦物油。
1、溫度極限
合成油解決的許多潤滑問題與溫度有關(guān)。為(wèi)了(le)防止水和其他緻冷劑在壓縮機系統中冷凝，所以壓縮機的工作(zuò)溫度較高，超過一(yī)般潤滑劑的耐熱能(néng)力。使用礦物油，由于蠟的膠凝作(zuò)用和差的粘溫特性，在野外或無加熱條件環境中壓縮機起動困難，選擇合成油可避免這(zhè)些(xiē)問題。
2、粘溫特性
合成油與礦物油的粘溫特性相比，合成油在極限溫度能(néng)提供有效的潤滑。合成油的粘度指數較高，在高溫運轉條件下(xià)提供較高的粘度，在低(dī)溫下(xià)壓縮機容易起動。運轉過程中粘度較高的合成油為(wèi) 螺杆式壓縮機提供高的容積效率。
3、揮發性
合成油的揮發性低(dī)，該特性減少油的補償，防止雜質被帶入下(xià)一(yī)步驟中。合成油的蒸汽壓比礦物油的小。
三、合成油在壓縮機中的應用
壓縮機的壓縮介質有空氣、烴類氣體(tǐ)、化(huà)學加工氣體(tǐ)、惰性氣體(tǐ)和工業氣體(tǐ)及緻冷劑氣體(tǐ)。現(xiàn)按不同壓縮介質分(fēn)别介紹氣體(tǐ)壓縮機用的合成油。
1、合成油在空氣壓縮機中的應用
（1）離心式空氣壓縮機
合成和加氫裂解飽和烴用于離心式空氣壓縮機的密封件、齒輪和軸承的潤滑。此類壓縮機使用合成油的主要目的是節能(néng)。某些(xiē)工業氣體(tǐ)生(shēng)産廠中使用大功率(高達 5.88MW)離心式空氣壓縮機，總動力消耗達4.38萬美元/月(yuè)。
PAO具有長的水解安定性和優良的水分(fēn)離性，使用PAO，一(yī)年的節能(néng)費用可以抵償9個(gè)月(yuè)因使用合成油增加的費用，此外能(néng)延長換油周期，延長油過濾器(qì)的使用壽命和檢修間(jiān)隔，減少停工時(shí)間(jiān)。
炸藥廠基于安全因素選擇合成油。特殊配制的PAO化(huà)學穩定性好(hǎo)，可阻止硝化(huà)，使壓縮機使用安全。
（2）回轉葉片式空氣壓縮機
ISO 68粘度級多元醇酯可用于高溫回轉葉片式空氣壓縮機。這(zhè)類壓縮機在低(dī)壓 、315.6℃下(xià)連續操作(zuò)。潤滑油的工作(zuò)溫度為(wèi)148.9℃。
（3）螺杆式空氣壓縮機
用食品級PAO基礎油配制與食品接觸的符合美國食品和藥品管理(lǐ)(FDA)法規21 C FR178.3570的空氣壓縮機潤滑油。原來(lái)的食品級螺杆空氣壓縮機潤滑油的壽命為(wèi)40 00 h。加入符合FDA添加劑後，食品級PAO在壓縮機中的潤滑壽命高達8000 h。
對工作(zuò)溫度高于93℃，連續重負荷的多級高壓螺杆空氣壓縮機來(lái)說(shuō)，使用多元醇酯比PAO好(hǎo)，工作(zuò)壽命可延長1倍。
二甲基矽油具有優良的粘度指數(VI=400)、熱氧化(huà)安定性和水解安定性，但(dàn)金(jīn)屬對金(jīn)屬潤滑性差，已開發出改進潤滑性的添加劑。改進的二甲基矽油已于20世紀70年代引入市(shì)場(chǎng)，在壓縮機的使用時(shí)間(jiān)已超過40000 h，使用結果令人(rén)滿意。最大問 題是潤滑油更換費用高，關(guān)鍵是氣油分(fēn)離器(qì)的設計和保養費用高。
（4）往複式空氣壓縮機
在空氣壓縮機中使用合成油的主要原因之一(yī)是清潔，即減少油泥、沉澱和積炭。有機酯作(zuò)曲軸箱潤滑劑能(néng)提高清潔度，傳熱良好(hǎo)，減少摩擦和運動部件的阻力，從而減少維修和停工時(shí)間(jiān)，減少動力耗費7.2%。曲軸箱使用合成油，節省動力3%，動力費以0.04美元/1500小時(shí)計算(suàn)，節省的費用可抵銷至少6個(gè)月(yuè)因改用合成油而增 加的額外費用。
對于大型往複式空氣壓縮機的單程氣缸潤滑，常見的問題是在氣缸和排氣閥中形成殘炭和油泥，引起頻繁的維修和停車。另外殘炭、鏽蝕、潤滑劑過量和高壓作(zuò)用使壓縮系統在低(dī)于149℃的情況下(xià)自動起火(huǒ)，甚至引起爆炸。使用多元醇酯可以解決這(zhè)些(xiē)問題。換用合成油後，節省的費用可抵銷1.6年因改用合成油增加的額外費用 。多元醇酯的性能(néng)見表1。
（5）化(huà)學加工氣體(tǐ)壓縮機
合成油成功地解決了(le)化(huà)學加工氣體(tǐ)壓縮機潤滑問題。化(huà)學加工氣體(tǐ)與一(yī)般礦物油可能(néng)發生(shēng)反應。由于礦物油有抑制催化(huà)劑的傾向，許多化(huà)工廠禁止使用此類潤滑 油。典型的化(huà)學加工氣體(tǐ)包括氯代甲烷、二氧化(huà)硫、氯化(huà)氫、氨，混雜的加工氣體(tǐ) 如(rú)CO↓2、氯矽氧烷、氯化(huà)烴、含微量礦酸的氣體(tǐ)等。當易反應的氣體(tǐ)被壓縮時(shí)，壓 縮機設備和潤滑油受到化(huà)學腐蝕，且随溫度、壓力升高而加劇(jù)。合适的潤滑油有PA O、矽油和加氫裂解飽和烴。
PAO和加氫裂解飽和烴有優良的抗化(huà)學腐蝕性。選擇合适的基礎油可以解決酸和 其他易反應化(huà)合物相遇的壓縮機潤滑問題，但(dàn)純氧壓縮機隻能(néng)使用全氟烴油和氯化(huà) 烴油。
加氫裂解飽和烴是比較新(xīn)型的潤滑油。原油餾分(fēn)在300℃和20 785 kPa條件下(xià)接 受加氫處理(lǐ)，硫、氮和氧化(huà)合物完全分(fēn)解，芳香化(huà)合物轉變為(wèi)飽和環烷烴。再進行 兩次真空蒸餾，除去揮發物和其他雜質。脫蠟和第二次氫處理(lǐ)去掉殘留雜質。基礎 油是穩定的異構烷烴和環烷烴的混合物，其潤滑性與PAO相似。與其他合成油混合能(néng) 進一(yī)步改善油的潤滑性能(néng)。
氟化(huà)矽油是部分(fēn)氟化(huà)的聚矽氧烷，除了(le)純氧和某些(xiē)強氧化(huà)劑，幾乎對所有的化(huà)合物具有完全的惰性，用于處理(lǐ)氯代甲烷、氯和HCl的壓縮機。但(dàn)氟化(huà)矽油因價格昂 貴(超過800美元/加侖)而限制了(le)它們的使用。
烷基甲基矽油在使用中形成韌性厚膜，具有天然的潤滑性。該油在金(jīn)屬部件表面提供長期的保護性油膜，在HCl、CO2和含少量硫酸的氯代甲烷應用中提供有效 潤滑。
（6）惰性氣體(tǐ)和工業氣體(tǐ)壓縮機
惰性氣體(tǐ)和工業氣體(tǐ)壓縮機應用中氣體(tǐ)純度很重要，并且要考慮潤滑劑可能(néng)産生(shēng)抑制催化(huà)劑的活性作(zuò)用。隻有質量最好(hǎo)的基礎油才能(néng)潤滑N2、He、CO2等惰性 氣體(tǐ)和H2等工業氣體(tǐ)壓縮機。
PAO、加氫裂解飽和烴和PAG與上(shàng)述氣體(tǐ)不互溶，在回轉式壓縮機中提供更好(hǎo)的容積效率，為(wèi)工業氣體(tǐ)壓縮機提供滿意的使用。
（7）烴類氣體(tǐ)壓縮機
除上(shàng)述烴類緻冷劑外，烴氣體(tǐ)還包括天然氣、油井氣、垃圾氣。
在輕烴氣體(tǐ)壓縮機中，由于稀釋度低(dī)，也(yě)可以使用礦物油作(zuò)潤滑劑。但(dàn)合成潤滑劑在這(zhè)些(xiē)應用中具有可靠性，其獨特的粘度特性和與烴的相容性使用系統工作(zuò)效率提高。許多重烴氣體(tǐ)壓縮機必須使用合成油。
烴與大多數潤滑油完全可溶，溶解度取決于壓縮機的工作(zuò)壓力和溫度。
2、不同溫度下(xià)烴氣與油的關(guān)系
在不同溫度和壓力下(xià)丙烷對ISO 220聚丙二醇的稀釋度。在一(yī)定溫度下(xià)壓力升高，烴氣對油的稀釋度增大；而在一(yī)定壓力下(xià)溫度升高，稀釋度減小。烴氣溶于油，使油的粘度減小。 基于烴氣的這(zhè)些(xiē)特點，合成油越來(lái)越多地用于烴氣壓縮機，包括垃圾氣壓縮機，油井氣壓縮機，各種高沸點蒸汽回收壓縮機(如(rú)汽油、丁烯和己烷蒸汽)和天然氣 管線增壓壓縮機。下(xià)面簡要介紹各種烴氣壓縮機适用的合成油。
對于低(dī)沸點烴氣，選擇PAO作(zuò)潤滑油較好(hǎo)，尤其是含少量強酸和氯雜質的垃圾氣。垃圾氣壓縮機潤滑油還要加入合适的抗磨劑和抗氧劑。
油井氣含有低(dī)、高沸點烴、水和硫化(huà)氫混合物，為(wèi)這(zhè)些(xiē)壓縮機配制的PAG能(néng)提供良好(hǎo)的抗水性，抗稀釋性，也(yě)可以防止高濃度硫化(huà)氫引起的腐蝕。
PAG防止烴氣稀釋的能(néng)力很強，适用于蒸汽回收壓縮機。回收己烷和丁烯蒸汽的大型螺杆壓縮機的費用達5000美元/天。PAG提供優良性能(néng)，油的攜帶量、補充量極少。每年隻需更換一(yī)次潤滑劑以保養設備。
烷基甲基矽油混合物因其良好(hǎo)的油膜保持能(néng)力而用于大型天然氣管道增壓器(qì)氣缸潤滑。需改進氣缸供油系統，系統改進費用因所用潤滑油的效率提高，維修減少，不到一(yī)年就(jiù)抵銷，且潤滑劑的耗量減少20倍。
天然氣和其他烴氣還用作(zuò)燃氣渦輪發動機燃料。壓縮機為(wèi)渦輪的連續操作(zuò)提供流速和壓力适當的氣體(tǐ)，這(zhè)種情況下(xià)即使氣體(tǐ)帶少量的礦物油也(yě)會在渦輪的氣體(tǐ)輸入孔形成積炭，阻礙流動，引起斷火(huǒ)，因此也(yě)必須使用合成油。
3、合成油在冷凍壓縮機中的應用
用于壓縮機緻冷系統和熱泵中的潤滑油對系統有效性起着重要作(zuò)用。因為(wèi)在壓縮機中潤滑油和緻冷劑可能(néng)發生(shēng)反應，所以選擇合适的冷凍機潤滑油很關(guān)鍵。
（1）以丙烷為(wèi)緻冷劑的壓縮機
丙烷與礦物油互溶，緻使壓縮機油粘度下(xià)降，油膜厚度減小；汽缸中氣體(tǐ)對潤滑劑的沖刷或潤滑劑對氣相的吸收導緻潤滑不足。PAG具有低(dī)傾點、高的粘度指數、 優良的潤滑性，特别是良好(hǎo)的低(dī)烴溶解性，因此廣泛用于丙烷冷凍機中。PAG在螺杆 壓縮機中的使用表明，PAG的容積效率比礦物油的高18%，壓力比為(wèi)2~10時(shí)，絕熱效 率增加5%~8%。在高壓壓縮機中的使用表明，與礦物油相比，在油輸入速度減小的情 況下(xià)，油的密封壽命延長20倍。
（2） 以氨為(wèi)緻冷劑的壓縮機
PAO和HVI氫化(huà)異構烷烴因其明顯的性能(néng)優勢廣泛地用作(zuò)氨緻冷系統潤滑油。
PAO和HVI烴都具有支鏈多的特點，能(néng)提供"三維"厚油膜，改進潤滑性。用改型的Falex機比較氨存在下(xià)PAO與環烷基礎油的使用效果，發現(xiàn)PAO的磨損值低(dī)。氨緻冷系統制造商(shāng)的使用經驗證明，PAO和HVI冷凍機油都有較好(hǎo)的抗磨性，使用壽命比礦物油的長。因為(wèi)PAO和HVI潤滑油由高飽和分(fēn)子(zǐ)組成，具有優良的熱化(huà)學安定性，從而延長潤滑油的工作(zuò)壽命，減少油泥和積炭。
PAO粘溫性能(néng)良好(hǎo)，符合許多緻冷系統制造商(shāng)的低(dī)溫氨應用标準，HVI油的粘溫性比礦物油的好(hǎo)，但(dàn)需加入添加劑來(lái)降低(dī)傾點，改進粘溫特性。
PAO和HVI潤滑油溶解性低(dī)，産生(shēng)泡沫少，油氣分(fēn)離性好(hǎo)。經驗表明，使用合适 的分(fēn)離器(qì)和PAO或HVI油，油攜帶量可望減少30%~90%。結果是緻冷系統更清潔，改善傳熱效率。HVI油在往複和回轉螺杆式壓縮機的使用中，油耗量減少64%~ 83%。此外，PAO和HVI油的其他優點是初始水含量低(dī)，與塑性材料的配伍 性好(hǎo)。
酯與氨的相容性不好(hǎo)。酯類潤滑劑在氨緻冷系統使用中産生(shēng)油泥，長期使用後變成固體(tǐ)。
（3）以鹵化(huà)烴為(wèi)緻冷劑的壓縮機
密封試管試驗證明，PAO在氯氟烴緻冷劑環境中極其穩定。PAO的高粘度指數能(néng)改進緻冷系統的冷起動。PAO不含蠟，無絮凝點，不存在蠟阻塞膨脹閥和控 制管的可能(néng)性。
PAO具有寬粘度範圍，粘度級選擇适當可以補償與可溶的緻冷劑接觸時(shí)産生(shēng)的稀釋，如(rú)注油式螺杆壓縮機中的R-12氯氟烴緻冷系統。R-12可溶于大多數油中，環烷基礦物油的初始粘度不高，不能(néng)補償壓縮機工作(zuò)條件下(xià)的油稀釋，所以PAO廣泛用于 R-12螺杆壓縮機。
PAO的臨界溶解溫度高(36.7℃)，目前已不用于大多數R-22氯氟烴緻冷系統。但(dàn)是，由于PAO的其他性能(néng)符合壓縮機潤滑要求，可用于具有特殊設計的R-22系統。
為(wèi)R-22系統配制的酯類油具有優良的熱安定性、低(dī)至-37.8℃的溶解性和良好(hǎo)的化(huà)學穩定性。這(zhè)類酯在ISO 200粘度範圍内，但(dàn)目前價格較貴(35~70美元/加侖)。
R-114緻冷劑在熱泵應用中具有特殊意義。美國和歐洲的使用經驗表明，PAO尤其适用于高溫下(xià)的工業熱泵操作(zuò)。PAO已用于壓縮溫度高達120℃的R-114系統，選擇PAO是由于其用于R-114緻冷系統具有優良的穩定性、粘度級的可獲性、良好(hǎo)的低(dī)溫特性和高粘度指數。使用報(bào)告表明PAO已工作(zuò)幾千小時(shí)，壓縮機無磨損，潤滑油未失效。
低(dī)粘度PAO在低(dī)溫R-13和R-503緻冷系統中提供優良性能(néng)，蒸發器(qì)的溫度低(dī)至-4 6℃。
四、 結論
使用合成油和加氫裂解飽和烴作(zuò)潤滑劑能(néng)有效地改進壓縮機的工作(zuò)性能(néng)，包括延長換油周期，減少磨損，減少部件的更換頻率，操作(zuò)過程清潔，節能(néng)，減小火(huǒ)災和爆炸危險，減小污染，減少待工時(shí)間(jiān)和生(shēng)産損失。
空氣、化(huà)學加工氣體(tǐ)、工業氣體(tǐ)、惰性氣體(tǐ)，特别是緻冷劑氣體(tǐ)和烴類氣體(tǐ)壓縮機使用合成油，其中PAO，有機酯(雙酯和多元醇酯)、矽油和加氫裂解飽合烴能(néng)滿足大多數壓縮機的使用要求。
對于大型往複式壓縮機的氣缸潤滑，需進一(yī)步改進現(xiàn)存的加壓注油潤滑系統才能(néng)獲得使用合成潤滑油的最大效益。
