通常壓縮機采用石蠟基、環烷基礦物油作潤滑劑。近年來壓縮機在材料和設計(jì)方面得(de)到很(hěn)大發展，對潤滑材料提供了日益苛刻的要求。由于礦物油與烴氣接觸時 互溶造成粘度損失；化(huà)(huà)工(gōng)原料氣将礦物油攜帶入加工(gōng)過程中(zhōng)引起催化(huà)(huà)劑中(zhōng)毒；礦物油在壓縮機內(nèi)易形成積炭等， 礦物油已不(bù)能适應條件(jiàn)更苛刻的壓縮機應用。合成潤 滑油的性能明(míng)顯優于礦物油，如高粘度指數、低(dī)傾點、防止烴稀釋、低(dī)揮發性、好的熱(rè)安定性、水解安定性、抗乳化(huà)(huà)性、化(huà)(huà)學穩定性及與橡膠和金(jīn)屬的相(xiàng)容性。合成潤滑油的選擇範圍寬，所以必須考察各種不(bù)同的合成油的特點，為改進的壓縮機正 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(bù)同，分為容積式和速度式兩大類。容積式壓縮機是依賴氣缸內(nèi)作往複運動的活塞或作旋轉運動的轉子來改變氣體(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用，使氣體(tǐ)得(de)到很(hěn)高的速度，然後又在擴壓器中(zhōng)急劇降速，使氣體(tǐ)的動能變為位能，即壓力能。兩種壓縮機 按其結構和壓縮氣體(tǐ)方式的不(bù)同，可分為以下(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、轉子式、速度式棗離(lí)心式、軸流式。此外，按壓縮介質和用途不(bù)同，壓縮機又可分為動力用壓縮機和工(gōng)藝用壓縮機兩種。前者壓縮介質為空氣，主要用于驅動氣動機械、工(gōng)具和物料輸送；後者壓縮介質為所有氣體(tǐ)，用于工(gōng)藝流程中(zhōng)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(lí)心式、活塞式、葉片式、螺杆式等幾種，由于潤滑條件(jiàn)相(xiàng)對苛刻，需要使用合成油，一(yī)些(xiē)以特殊氣體(tǐ)為介質的壓縮機也(yě)需要使用具有特殊性能的合成油。
二、合成油的類型及其性能
酯類油(雙酯和多元醇酯)、聚?烯烴(PAO)、聚烷撐二醇(PAG)和氟化(huà)(huà)矽油能滿足大多數氣體(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。新近發現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性能，在溫度極限、粘溫特性和揮發性方面明(míng)顯優于礦物油。
1、溫度極限
合成油解決的許多潤滑問(wèn)題與溫度有關。為了防止水和其他(tā)(tā)緻冷劑在壓縮機系統中(zhōng)冷凝，所以壓縮機的工(gōng)作溫度較高，超過一(yī)般潤滑劑的耐熱(rè)能力。使用礦物油，由于蠟的膠凝作用和差的粘溫特性，在野外或無加熱(rè)條件(jiàn)環境中(zhōng)壓縮機起動困難，選擇合成油可避免這些(xiē)問(wèn)題。
2、粘溫特性
合成油與礦物油的粘溫特性相(xiàng)比，合成油在極限溫度能提供有效的潤滑。合成油的粘度指數較高，在高溫運轉條件(jiàn)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(zhōng)粘度較高的合成油為 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(shǎo)油的補償，防止雜質被帶入下(xià)一(yī)步驟中(zhōng)。合成油的蒸汽壓比礦物油的小。
三、合成油在壓縮機中(zhōng)的應用
壓縮機的壓縮介質有空氣、烴類氣體(tǐ)、化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)、惰性氣體(tǐ)和工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)及緻冷劑氣體(tǐ)。現按不(bù)同壓縮介質分别介紹氣體(tǐ)壓縮機用的合成油。
1、合成油在空氣壓縮機中(zhōng)的應用
（1）離(lí)心式空氣壓縮機
合成和加氫裂解飽和烴用于離(lí)心式空氣壓縮機的密封件(jiàn)、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。某些(xiē)工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)生(shēng)産廠(chǎng)中(zhōng)使用大功率(高達 5.88MW)離(lí)心式空氣壓縮機，總動力消耗達4.38萬美(měi)元/月。
PAO具有長(cháng)的水解安定性和優良的水分離(lí)性，使用PAO，一(yī)年的節能費用可以抵償9個(gè)月因使用合成油增加的費用，此外能延長(cháng)換油周期，延長(cháng)油過濾器的使用壽命和檢修間隔，減少(shǎo)停工(gōng)時間。
炸藥廠(chǎng)基于安全因素選擇合成油。特殊配制(zhì)的PAO化(huà)(huà)學穩定性好，可阻止硝化(huà)(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。這類壓縮機在低(dī)壓 、315.6℃下(xià)連續操作。潤滑油的工(gōng)作溫度為148.9℃。
（3）螺杆式空氣壓縮機
用食品級PAO基礎油配制(zhì)與食品接觸的符合美(měi)國(guó)食品和藥品管理(FDA)法規21 C FR178.3570的空氣壓縮機潤滑油。原來的食品級螺杆空氣壓縮機潤滑油的壽命為40 00 h。加入符合FDA添加劑後，食品級PAO在壓縮機中(zhōng)的潤滑壽命高達8000 h。
對工(gōng)作溫度高于93℃，連續重負荷的多級高壓螺杆空氣壓縮機來說(shuō)，使用多元醇酯比PAO好，工(gōng)作壽命可延長(cháng)1倍。
二甲基矽油具有優良的粘度指數(VI=400)、熱(rè)氧化(huà)(huà)安定性和水解安定性，但金(jīn)屬對金(jīn)屬潤滑性差，已開(kāi)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，在壓縮機的使用時間已超過40000 h，使用結果令人(rén)滿意。最大問(wèn) 題是潤滑油更換費用高，關鍵是氣油分離(lí)器的設計(jì)和保養費用高。
（4）往複式空氣壓縮機
在空氣壓縮機中(zhōng)使用合成油的主要原因之一(yī)是清潔，即減少(shǎo)油泥、沉澱和積炭。有機酯作曲軸箱潤滑劑能提高清潔度，傳熱(rè)良好，減少(shǎo)摩擦和運動部件(jiàn)的阻力，從而減少(shǎo)維修和停工(gōng)時間，減少(shǎo)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(měi)元/1500小時計(jì)算，節省的費用可抵銷至少(shǎo)6個(gè)月因改用合成油而增 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(jiàn)的問(wèn)題是在氣缸和排氣閥中(zhōng)形成殘炭和油泥，引起頻(pín)繁的維修和停車(chē)。另外殘炭、鏽蝕、潤滑劑過量和高壓作用使壓縮系統在低(dī)于149℃的情況下(xià)自(zì)動起火，甚至引起爆炸。使用多元醇酯可以解決這些(xiē)問(wèn)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 。多元醇酯的性能見(jiàn)表1。
（5）化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)壓縮機
合成油成功地(dì)(dì)解決了化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)壓縮機潤滑問(wèn)題。化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)與一(yī)般礦物油可能發生(shēng)反應。由于礦物油有抑制(zhì)催化(huà)(huà)劑的傾向，許多化(huà)(huà)工(gōng)廠(chǎng)禁止使用此類潤滑 油。典型的化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)包括氯代甲烷、二氧化(huà)(huà)硫、氯化(huà)(huà)氫、氨，混雜的加工(gōng)氣體(tǐ) 如CO↓2、氯矽氧烷、氯化(huà)(huà)烴、含微(wēi)量礦酸的氣體(tǐ)等。當易反應的氣體(tǐ)被壓縮時，壓 縮機設備和潤滑油受到化(huà)(huà)學腐蝕，且随溫度、壓力升高而加劇。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)(huà)學腐蝕性。選擇合适的基礎油可以解決酸和 其他(tā)(tā)易反應化(huà)(huà)合物相(xiàng)遇的壓縮機潤滑問(wèn)題，但純氧壓縮機隻能使用全氟烴油和氯化(huà)(huà) 烴油。
加氫裂解飽和烴是比較新型的潤滑油。原油餾分在300℃和20 785 kPa條件(jiàn)下(xià)接 受加氫處理，硫、氮和氧化(huà)(huà)合物完全分解，芳香化(huà)(huà)合物轉變為飽和環烷烴。再進行 兩次真空蒸餾，除去揮發物和其他(tā)(tā)雜質。脫蠟和第二次氫處理去掉殘留雜質。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(xiàng)似。與其他(tā)(tā)合成油混合能 進一(yī)步改善油的潤滑性能。
氟化(huà)(huà)矽油是部分氟化(huà)(huà)的聚矽氧烷，除了純氧和某些(xiē)強氧化(huà)(huà)劑，幾乎對所有的化(huà)(huà)合物具有完全的惰性，用于處理氯代甲烷、氯和HCl的壓縮機。但氟化(huà)(huà)矽油因價格昂 貴(超過800美(měi)元/加侖)而限制(zhì)了它們的使用。
烷基甲基矽油在使用中(zhōng)形成韌性厚膜，具有天然的潤滑性。該油在金(jīn)屬部件(jiàn)表面提供長(cháng)期的保護性油膜，在HCl、CO2和含少(shǎo)量硫酸的氯代甲烷應用中(zhōng)提供有效 潤滑。
（6）惰性氣體(tǐ)和工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)壓縮機
惰性氣體(tǐ)和工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)壓縮機應用中(zhōng)氣體(tǐ)純度很(hěn)重要，并且要考慮潤滑劑可能産生(shēng)抑制(zhì)催化(huà)(huà)劑的活性作用。隻有質量最好的基礎油才能潤滑N2、He、CO2等惰性 氣體(tǐ)和H2等工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)壓縮機。
PAO、加氫裂解飽和烴和PAG與上述氣體(tǐ)不(bù)互溶，在回轉式壓縮機中(zhōng)提供更好的容積效率，為工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)壓縮機提供滿意的使用。
（7）烴類氣體(tǐ)壓縮機
除上述烴類緻冷劑外，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(zhōng)，由于稀釋度低(dī)，也(yě)可以使用礦物油作潤滑劑。但合成潤滑劑在這些(xiē)應用中(zhōng)具有可靠性，其獨特的粘度特性和與烴的相(xiàng)容性使用系統工(gōng)作效率提高。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(gōng)作壓力和溫度。
2、不(bù)同溫度下(xià)烴氣與油的關系
在不(bù)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。 基于烴氣的這些(xiē)特點，合成油越來越多地(dì)(dì)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作潤滑油較好，尤其是含少(shǎo)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)(huà)氫混合物，為這些(xiē)壓縮機配制(zhì)的PAG能提供良好的抗水性，抗稀釋性，也(yě)可以防止高濃度硫化(huà)(huà)氫引起的腐蝕。
PAG防止烴氣稀釋的能力很(hěn)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(měi)元/天。PAG提供優良性能，油的攜帶量、補充量極少(shǎo)。每年隻需更換一(yī)次潤滑劑以保養設備。
天然氣和其他(tā)(tā)烴氣還用作燃氣渦輪發動機燃料。壓縮機為渦輪的連續操作提供流速和壓力适當的氣體(tǐ)，這種情況下(xià)即使氣體(tǐ)帶少(shǎo)量的礦物油也(yě)會(huì)在渦輪的氣體(tǐ)輸入孔形成積炭，阻礙流動，引起斷火，因此也(yě)必須使用合成油。
3、合成油在冷凍壓縮機中(zhōng)的應用
用于壓縮機緻冷系統和熱(rè)泵中(zhōng)的潤滑油對系統有效性起著(zhe)重要作用。因為在壓縮機中(zhōng)潤滑油和緻冷劑可能發生(shēng)反應，所以選擇合适的冷凍機潤滑油很(hěn)關鍵。
（1）以丙烷為緻冷劑的壓縮機
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(zhōng)氣體(tǐ)對潤滑劑的沖刷或潤滑劑對氣相(xiàng)的吸收導緻潤滑不(bù)足。PAG具有低(dī)傾點、高的粘度指數、 優良的潤滑性，特别是良好的低(dī)烴溶解性，因此廣泛用于丙烷冷凍機中(zhōng)。PAG在螺杆 壓縮機中(zhōng)的使用表明(míng)，PAG的容積效率比礦物油的高18%，壓力比為2~10時，絕熱(rè)效 率增加5%~8%。在高壓壓縮機中(zhōng)的使用表明(míng)，與礦物油相(xiàng)比，在油輸入速度減小的情 況下(xià)，油的密封壽命延長(cháng)20倍。
（2） 以氨為緻冷劑的壓縮機
PAO和HVI氫化(huà)(huà)異構烷烴因其明(míng)顯的性能優勢廣泛地(dì)(dì)用作氨緻冷系統潤滑油。
PAO和HVI烴都(dōu)具有支鍊多的特點，能提供"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PAO的磨損值低(dī)。氨緻冷系統制(zhì)造商的使用經驗證明(míng)，PAO和HVI冷凍機油都(dōu)有較好的抗磨性，使用壽命比礦物油的長(cháng)。因為PAO和HVI潤滑油由高飽和分子組成，具有優良的熱(rè)化(huà)(huà)學安定性，從而延長(cháng)潤滑油的工(gōng)作壽命，減少(shǎo)油泥和積炭。
PAO粘溫性能良好，符合許多緻冷系統制(zhì)造商的低(dī)溫氨應用标準，HVI油的粘溫性比礦物油的好，但需加入添加劑來降低(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(shǎo)，油氣分離(lí)性好。經驗表明(míng)，使用合适 的分離(lí)器和PAO或HVI油，油攜帶量可望減少(shǎo)30%~90%。結果是緻冷系統更清潔，改善傳熱(rè)效率。HVI油在往複和回轉螺杆式壓縮機的使用中(zhōng)，油耗量減少(shǎo)64%~ 83%。此外，PAO和HVI油的其他(tā)(tā)優點是初始水含量低(dī)，與塑性材料的配伍 性好。
酯與氨的相(xiàng)容性不(bù)好。酯類潤滑劑在氨緻冷系統使用中(zhōng)産生(shēng)油泥，長(cháng)期使用後變成固體(tǐ)。
（3）以鹵化(huà)(huà)烴為緻冷劑的壓縮機
密封試管試驗證明(míng)，PAO在氯氟烴緻冷劑環境中(zhōng)極其穩定。PAO的高粘度指數能改進緻冷系統的冷起動。PAO不(bù)含蠟，無絮凝點，不(bù)存在蠟阻塞膨脹閥和控 制(zhì)管的可能性。
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産生(shēng)的稀釋，如注油式螺杆壓縮機中(zhōng)的R-12氯氟烴緻冷系統。R-12可溶于大多數油中(zhōng)，環烷基礦物油的初始粘度不(bù)高，不(bù)能補償壓縮機工(gōng)作條件(jiàn)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(bù)用于大多數R-22氯氟烴緻冷系統。但是，由于PAO的其他(tā)(tā)性能符合壓縮機潤滑要求，可用于具有特殊設計(jì)的R-22系統。
為R-22系統配制(zhì)的酯類油具有優良的熱(rè)安定性、低(dī)至-37.8℃的溶解性和良好的化(huà)(huà)學穩定性。這類酯在ISO 200粘度範圍內(nèi)，但目前價格較貴(35~70美(měi)元/加侖)。
R-114緻冷劑在熱(rè)泵應用中(zhōng)具有特殊意義。美(měi)國(guó)和歐洲的使用經驗表明(míng)，PAO尤其适用于高溫下(xià)的工(gōng)業(yè)熱(rè)泵操作。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、良好的低(dī)溫特性和高粘度指數。使用報告表明(míng)PAO已工(gōng)作幾千小時，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(zhōng)提供優良性能，蒸發器的溫度低(dī)至-4 6℃。
四、 結論
使用合成油和加氫裂解飽和烴作潤滑劑能有效地(dì)(dì)改進壓縮機的工(gōng)作性能，包括延長(cháng)換油周期，減少(shǎo)磨損，減少(shǎo)部件(jiàn)的更換頻(pín)率，操作過程清潔，節能，減小火災和爆炸危險，減小污染，減少(shǎo)待工(gōng)時間和生(shēng)産損失。
空氣、化(huà)(huà)學加工(gōng)氣體(tǐ)、工(gōng)業(yè)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(zhōng)PAO，有機酯(雙酯和多元醇酯)、矽油和加氫裂解飽合烴能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)步改進現存的加壓注油潤滑系統才能獲得(de)使用合成潤滑油的最大效益。
