关于制冷系统的回油设计与U型弯回油机理！

压缩机缺油的机理分析

在系统运行的过程中，润滑油是随着冷媒一起排出压缩机，经过循环又回到压缩机，那么在有冷媒出入的地方就有润滑油的出入。

冷媒性能和润滑油性能有着本质的区别，冷媒在系统循环过程中存在两相，即液态冷媒和汽态冷媒，而润滑油基本上处于液态， 当冷媒从液态转变为汽态，润滑油会从冷媒中析出 ，在诸多因素的影响下，它们很可能在某个零部件或某个结构点储存，导致润滑油无法顺利回流到压缩机，造成涡旋压缩机缺油，如果缺油长时间得不到解决，会导致压缩机内部运动零件润滑不足，出现干烧等故障，大大加速涡旋压缩机的损坏。

2 保证回油——安装方面

压缩机在排出冷媒时，也会排出微量的冷冻机油。即使只有0.5%的上油率，如果油不能通过系统循环回到压缩机中，若以5HP为例,循环量在ARI工况下约为330kg/h，则 在50分钟就可以将压缩机内的油全部带出，大约在2～5小时内压缩机将会烧坏 。

因此为了确保压缩机运行不缺油，应该从以下二方面着手：

1、确保排出压缩机的冷冻机油回到压缩机；
2、减少压缩机的上油率。

一、确保排出压缩机的冷冻机油回到压缩机

1、应确保吸气管冷媒的流速（约6m/s），才能使油回到压缩机，但最高流速应小于15m/s，以减小压降与流动噪音，对水平管还应沿冷媒流动方向有向下的坡度，约0.8cm/m。

2、防止冷冻机油滞留在蒸发器内。

3、确保适当的气液分离器的回油孔，过大会造成湿压缩，过小则会回油不足，滞流油在气液分离器中。

4、系统中不应存在使油滞留的部位。

5、确保在长配管高落差的情况下有足够的冷冻机油在压缩机里，通常用带油面镜的压缩机确认压缩机频繁启动不利于回油。

二、减少压缩机的上油率

1、在停机时应保证制冷剂不溶解到冷冻机油中（使用曲轴加热器）。
2、应避免过湿运转，因为会起泡而引起的上油过多。
3、内部设置油分离器装置。
4、压缩机内部的油起泡使油容易被带出压缩机。

三、长配管高落差

当配管长比容许值大时，配管内的压力损失会变大，使得蒸发器中的冷媒量减少，导致能力下降。同时，配管内有油滞留时，使得压缩机缺油，导致压缩机故障的发生。当压缩机内冷冻机油不足时，应从高压侧追加与压缩机出厂相同牌号的冷冻机油。



四、设置必要的回油弯

落差超过10m~15m时，应在气管侧设置回油弯管。
1、必要性
停机时，避免附着在配管中的冷冻机油返回压缩机，引起液压缩现象。另一方面，为了防止气管回油不好导致压缩机缺油。
2、回油弯设置间隔
每10m落差设置一个回油弯。


五、确保适当的冷冻油粘度

冷冻机油和制冷剂有互溶性，停机时，制冷剂几乎全部溶解在冷冻机油中，因此需 安装曲轴加热器以防止溶解 。

1、运转中不应使含有液体的制冷剂回到压缩机中，即保证压缩机吸气有过热度。
2、起动及除霜时，不应产生回液现象。
3、避免在过度过热状态下运转，避免油劣化。
4、气液分离器的回油孔大小应适当：
1）、孔径过大会吸入液体制冷剂造成过湿运转；

2）、孔径过小会使回油不顺畅，使油滞留在气液分离器中。

3 保证回油——设备方面

 一、润滑油的选择
润滑油在涡旋压缩机中主要起润滑、密封、清洗、散热、防锈作用，选择好的润滑油不但有利于提高涡旋压缩机可靠性，而且对空调系统的性能也有很大提高。



1）、倾点：

润滑油选择的标准很多，站在利于回油的角度来讲，要求润滑油在低温情况下有很好的流动特性，因此需要选择倾点低，避免在低温情况产生黏附，无法回流至压缩机，下表为常用几种润滑油的倾点；

2）、溶解性：

当冷媒为汽态时，润滑油夹杂在高压高速的气流中流动，当冷媒为液态时，润滑油混合在其中流动，为保证润滑油无论在冷媒处于何种状态都能很好的流动，不会产生滞淀，在选用润滑油时要求润滑油与冷媒有良好的互融性，下图是一类典型的润滑油与冷媒溶解曲线，在日常分析中带来不少便利。



二、系统中的元器件的选择

油分离器：

油分离器它一般安装在排气管上，通过迅速的压降来实现汽油分离，然后通过回油毛细管回归压缩机储油池，目前采用比较广泛的油分离器有三种：

1）、带浮球的油分离器，油分离器中如果积聚有油时设置在内部的浮球阀将会打开，使油回到压缩机中；
2）、手动使油回到压缩机的油分离器，油聚集在油分离器中，需要手动打开回油阀，使油返回到压缩机中；
3）、内部不设浮球阀的油分离器，虽然这种油分离器结构简单，但对回油配管的尺寸要求非常严格。



气液分离器

气液分离器是影响回油的最关键零件之一,它一般安装在回气口与压缩机之间；

气液分离器有两个关键的指标， 回油孔和平衡孔。

在设计和选用时都必需根据自己系统的需求来选用合适的气液分离器。在缺油系统的气液分离器中，基本上都有存油。目前制作气液分离器的厂家很多，一般的空调厂家只是简单的选用，而没有根据自身系统的需求来设计出合适的气液分离器，容易造成气液分离器中集油。而一些有研究开发能力的公司在开发有特色的产品时就会根据自身的需要研发出适合系统的气液分离器。

另外一个关键零件就是内外机组连接管，目前众多厂家都有开发多联机组，但随着回油管的长度加长，回油的难度也就逐渐加大，如何在配置了较长连接管的情况下还能很好的回油，是一个值得思考的问题。

三、系统控制系统控制

主要涉及到回油控制和均油控制

1）、回油控制：

多联机系统中，在部分负荷工作的情况下，就会在未运转负荷中产生集油，未工作的负荷越多、运行时间越久，压缩机外部集油就越多，回流到压缩机内部的润滑油就越少。

当系统运行到一定受控指标时（该指标可以是油位、运行时间、温度等），回油系统工作，通过调节整机负荷、冷媒流量、工作频率、电机、系统风量等可控因素来调节系统中冷媒的流速和压力， 使压缩机中的冷媒流速提高，带动润滑油回流。

当监控系统检测到油量满足压缩机运转时进入正常负荷工作，如此循环。

2）、均油控制：

电控控制均油系统：

均油发生在多联机组中，同样，在系统中可以设计检测点，如油位等，当系统检测到某台压缩机贫油时，可以通过均油系统从富油的压缩压缩机系统中均衡部分润滑油给贫油压缩机系统，如果第二台压缩机也产生了贫油，通过检测重新开始一次均油，依次类推，直到所有压缩机系统油量均衡。

优化结构设计均油系统：

优化结构设计也有利于回油，目前常用的是 汽油平衡技术 。理论上各并联压缩机曲轴箱内的油压和气压均可以保证，但实际并不是很理想，由于平衡管的设计加工、机组安装、各压缩机的泵油量等因素影响，导致各压缩机曲轴箱的油压气压会高低不一，因此采用该回油方式，必须很好的从以上几方面控制，而且使用时不要超过三台压缩机。

另外一种回油结构采用的是非平衡技术，丹佛斯的专利结构。系统流路中的压力依次降低，这样在压缩机中也就建立了压力梯度，润滑油首先流入上游的压缩机，当油位高于连通管底部时，会在气流和压差的作用下溢流，进入下一台压缩机，如果油量正常，各压缩机都可以得到充足的润滑油。

四、系统速度、压力对回油的影响

系统工况变化对涡旋压缩机系统内部冷媒的流速、压力、相态有很大影响，在系统运行过程中，冷媒和润滑油几乎是互溶的。

冷媒在管道中的流速、压力越大，对润滑油的回流越有利。

回油控制一般是通过 控制机组频 率来改变机组冷媒流速的，当机组频率增大时，在单位时间内，经过压缩机的制冷剂流量越大，制冷剂在管道内流动时的速度、密度都有提高，那么润滑油回流的速度自然就加快了。

多联机组在安装过程中，基于结构需求，内外连接管可能会超出厂家推荐的尺寸，随着连接管的加长，系统压力损失就越大，冷媒在系统中的流速也会减缓，这样对系统的回油极为不利，缓流的冷媒中会析出润滑油，附在管路内壁上，在一些容易存油的零件中会造成润滑油存集，使得润滑油不能完全回流到压缩机内。
 因此
1）、尽可能选用倾点较低的润滑油，这样有利于润滑油在管道中的流动；
2）、选用适用系统的油分离器和气液分离器，连接管的长度对回油的影响也不容忽视，在连接管过长时应作相应的处理，如增加润滑等；
3）、在设计初期尽可能考虑回油因素，通过结构设计优化系统回油；
4）、频率对冷媒的流量和流速起着至关重要的作用，随着频率的提高，流量和流速也会加大，回油量也会提高。

什么是回油弯

关于回油弯，很多入门的小伙伴刚听到这个名词是，肯定是一脸的懵逼样，相信包括很多老鸟，听到这个词语也是有点蒙圈了。

先来看看这玩意长啥样。如下图所示：

2 为什么要设置回油弯

关于氟利昂制冷系统设置回油弯，其主要目的就是保证压缩机的回油，以下3种情况必须要设置回油弯。

1、当主机高于末端（蒸发器）时

蒸发器到主吸汽管之间有一段上升立管，因为冷冻油在蒸发器中不会蒸发汽化故 积存在底部 ，当蒸发器底部积存冷冻油较多时就会 堵塞吸汽管 。如果蒸发器底部设置了回油弯后，油积存在这个弯头里面的存量不会太多，只要该弯头即将被堵塞， 两端的压差足以将弯头内有限的冷冻油“泵”出来 ，直至顶端的水平吸汽管，然后顺坡被压缩机吸回。

如果担心上升立管太长，不足以将油泵到顶端，就应考虑上升段吸汽管每隔一定高差距离（比如 8 米）就设置一个回油弯，使冷冻油分段逐步地返回主机。

2、当主机低于末端（蒸发器）且高差较大时

虽然不用回油弯也可使冷冻油自动顺坡回到主机，但这时担心回油量太大引起 主机“液击” ，所以主吸汽管每隔一定高差距离（比如 8 米）就设置一个回油弯，使 冷冻油分段逐步地返回主机 。

（3）低负荷运转时

回油弯内积聚冷冻油，由于受流速限制，仅靠 “ 只要该弯头即将被堵塞，两端的压差 ” 来驱动回油效果很微小的，关键点在一定周期内要提升压机输出能力提高吸气速度。

如果吸气速度可以提升到较大的数值，那么就没有必要增加回油弯了，而实际情况是，鉴于小负荷时内换热效果的影响压机的输出增加过量，容易造成系统控制一些问题，低压过低，吸气无过热度等，这样就意味着吸气速度提升是有限的，在大高差时，就必须利用回油弯来逐级回油！

（注意）

对于家用一拖一小系统来说，设置回油弯的距离应根据压机本身的能力大小区分高度设置，不能简单借用！

3 回油弯设计原则

空调回油弯的设计原则是：

1、保证空调回油弯管路 压力降 不超过允许值 

2、保证 润滑油 能随氟蒸汽回到压机中 

3、在蒸发器负荷减少或压机停机时防止液态氟和润滑油流入压机再开机时产生 液击 。

排气管设计原则：

与回气管相同，即设计时必须考虑控制压降，保证带油，防止液击及防止产生噪音和震动。

4 回油弯安装技术要求

        

在氟系统中，当室内外机之间存在落差超过一定高度（比如6米或者8米）时,为了确保压缩机顺利回油，高压气管和低压气管的立管部分从下往上每隔6~8m处安装一个回油弯。回油弯制作采用两个 “ U” 形弯或者一个“回”形弯；高度为管径的3-5倍。

具体设置与回油弯做法要求如下:

A、室外机处于室内机下方

无需在立管最低处和最高处加设回油弯，如下图：

B、室外机处于室内机上方

则必须分别在立管的 最低处和最高处加设回油弯和止 回弯 ,如下所示：

C、回油弯的尺寸制作请按照以下要求进行

（尺寸来源格力内部技术资料）

5 两种特殊的情况

1、在冷凝器位置高于压机， 且冷凝器的环境温度高于压机的环境温度时

排气管先向下弯然后向上形成的U型弯，是为了防止停机后气态工质冷凝成液或排气中夹带的润滑油，流回压机造成液击事故而设；此时油和液态工质会由排气带入油分或冷凝器，通过回油或工质循环带回压机。

在冷凝器位置低于压机时，U型弯的设置是不能阻止油进入冷凝器的，此时应考虑加装油分器。

2、在压机位置低于蒸发器时

在蒸发器出口设置回油弯和上升立管让其 高度超过蒸发器顶部 ，配合朝向压机吸入口方向的坡度的水平回气管，停机时确是 可以防止液击 。但在运行时它也可以保证回油。

保证回油的关键是在上升立管中要维持一定的 流速 。虽然油弯增加了回气阻力，你可以减小上升立管的管径而将其他管段管径适当放大，这样即保证了回油又能控制整个回气管路 压降不会超出允许值 。

这是针对低温工况而言的。对于空调工况由于回气压力较高，回气流速较大，一般能满足带油要求，可 不考虑设置回油弯 ，特殊情况除外（如管路过长阻力较大，蒸发器在压机之下而位差较大等）。

来源：制冷百家